Los avances recientes en la tecnología de células solares utilizan películas de perovskita policristalina como capa activa, con un aumento de la eficiencia de hasta un 24,2%. Las perovskitas híbridas orgánicas-inorgánicas son especialmente exitosas, y se han utilizado en dispositivos optoelectrónicos, incluidas las células solares, fotodetectores, diodos emisores de luz y láseres.

Pero la superficie de las perovskitas híbridas es propensa a defectos superficiales, o trampas de superficie, donde los portadores de carga quedan atrapados en el material semiconductor. Para solucionar este problema y reducir el número de trampas, la superficie del cristal debe pasivarse.

Antes de usar, las perovskitas se pueden tratar con soluciones químicas, vapores y gases atmosféricos para eliminar los defectos que hacen que el material sea menos efectivo. La bencilamina es una molécula particularmente exitosa para este propósito. Una comprensión detallada de los mecanismos físicos y químicos por los que funcionan estos tratamientos es clave para aumentar la colección de portadores de carga en las células solares.

En su artículo de esta semana Reseñas de física aplicada , los autores describen su trabajo probando cristales de perovskita híbridos orgánicos-inorgánicos tratados con bencilamina para investigar los mecanismos por los cuales se pasiva la superficie del cristal, y se reducen los estados de trampas.

"Esta molécula se ha utilizado en campos policristalinos en células solares, y la gente ha demostrado que se mejoraron las células solares, ", dijo la autora Maria A. Loi." Queríamos estudiar, en un sistema limpio, por qué las células solares estaban mejorando y entender por qué agregar esta molécula mejora los dispositivos ".

Los experimentos revelaron que la bencilamina entra en la superficie del cristal para crear un nuevo material bidimensional (perovskita 2-D) en la superficie del cristal tridimensional. Donde la versión 2-D se forma y luego se desprende de la superficie, se produce un patrón de grabado en terrazas.

"El objetivo principal era pasivar la superficie para reducir los estados de defecto, "Loi dijo." Para nuestra sorpresa, descubrimos que la superficie fue modificada, que no era un mecanismo esperado. La gente informa que esta molécula puede mejorar la calidad de los dispositivos, pero nadie ha informado de eso, en realidad, estaba creando una capa bidimensional y también podía reestructurar el material ".

Los autores también descubrieron que la combinación de bencilamina y gases atmosféricos es más eficaz para la pasivación. Eso podría significar Loi dijo, que existe más de un tipo de estado de trampa. Una mayor investigación de múltiples tipos de estados de trampa podría permitir un ajuste preciso de los mecanismos involucrados en la preparación de cristales para dispositivos optoelectrónicos eficientes.