Los científicos y colegas de materiales de UCLA han descubierto que las perovskitas, una clase de materiales prometedores que podrían usarse para bajo costo, células solares y LED de alto rendimiento, tienen un componente molecular no utilizado previamente que puede sintonizar aún más la propiedad electrónica de las perovskitas.

Nombrado en honor al mineralogista ruso Lev Perovski, Los materiales de perovskita tienen una estructura de celosía cristalina de moléculas inorgánicas como la de la cerámica, junto con moléculas orgánicas que se entrelazan en todas partes. Hasta ahora, estas moléculas orgánicas parecían tener solo una función estructural y no podían contribuir directamente al desempeño electrónico de las perovskitas.

Dirigido por UCLA, un nuevo estudio muestra que cuando las moléculas orgánicas se diseñan correctamente, no solo pueden mantener la estructura de la red cristalina, pero también contribuyen a las propiedades electrónicas de los materiales. Este descubrimiento abre nuevas posibilidades para mejorar el diseño de materiales que conducirán a mejores células solares y LED. El estudio que detalla la investigación se publicó recientemente en Ciencias .

"Esto es como encontrar un perro viejo que pueda jugar trucos nuevos, "dijo Yang Yang, el Profesor de Ingeniería Carol y Lawrence E. Tannas Jr. en la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA, quien es el investigador principal de la investigación. "En ciencia de materiales, miramos hasta la estructura atómica de un material para un rendimiento eficiente. Nuestros postdoctorados y estudiantes de posgrado no dieron nada por sentado y cavaron más a fondo para encontrar un nuevo camino ".

Para hacer un material de perovskita de mejor rendimiento, los investigadores incorporaron una molécula orgánica especialmente diseñada, un amonio orgánico que contiene pireno. En su exterior, la molécula de amonio cargada positivamente conectada a moléculas de pireno, un anillo cuádruple de átomos de carbono. Este diseño molecular ofreció una capacidad de sintonización electrónica adicional de las perovskitas.

"La propiedad única de las perovskitas es que tienen la ventaja de los semiconductores inorgánicos de alto rendimiento, así como una procesabilidad fácil y económica de polímeros, "dijo el coautor principal del estudio, Rui Wang, un becario postdoctoral de UCLA en ciencia e ingeniería de materiales. "Este material de perovskita recientemente mejorado ofrece ahora oportunidades para conceptos de diseño mejorados con mayor eficiencia".

Para demostrar la eficacia adicional de las perovskitas, el equipo construyó un prototipo de celda fotovoltaica (PV) con los materiales, y luego lo probé bajo luz continua durante 2, 000 horas. La nueva celda continuó convirtiendo la luz en energía al 85% de su eficiencia original. Esto contrasta con una celda fotovoltaica hecha de los mismos materiales, pero sin la molécula orgánica alterada añadida, que retuvo sólo el 60% de su eficiencia original.