El yoduro de plomo de formamidinio es un material muy bueno para las células fotovoltaicas, pero conseguir la estructura cristalina estable correcta es un desafío. Las técnicas desarrolladas hasta ahora han producido malos resultados. Sin embargo, Científicos de la Universidad de Groningen, dirigido por la profesora de Fotofísica y Optoelectrónica Maria Antonietta Loi, ahora lo he roto con una cuchilla y una solución de inmersión. Los resultados fueron publicados en la revista Nanoescala el 15 de marzo de 2019.

Yoduro de plomo de formamidinio (FAPbI ₃ ) es una perovskita, un cristal con una estructura distintiva. Las perovskitas llevan el nombre de un mineral que tiene la fórmula química ABX3. En una celda unitaria cúbica idealizada, la posición X está ocupada por aniones que forman un octaedro con un catión central en la posición B mientras que las esquinas del cubo están ocupadas por los cationes de la posición A (ver imagen).

Producción industrial

"Este material de yoduro de plomo de formamidinio tiene muy buenas características, pero el ion formamidinio en posición A causa inestabilidad en la estructura, "explica Loi. Las películas tridimensionales hechas de este material resultan a menudo ser una mezcla de una fase fotoactiva y fotoinactiva, siendo este último perjudicial para la aplicación final. Por lo tanto, Loi estableció su Ph.D. estudiante Sampson Adjokatse a trabajar para encontrar una solución.

Después de probar posibles estrategias, encontró uno que funcionó. "Y más importante, uno que sea escalable y pueda usarse para la producción industrial, "dice Loi. Después de todo, Las células solares deben producirse en grandes paneles y es muy importante encontrar una técnica buena y barata para hacerlo. Adjokatse comenzó con una perovskita diferente, en el que el formamidinio fue reemplazado por una molécula de 2 feniletilamonio más grande, y al hacerlo formó una perovskita 2-D. Este material se depositó como una película fina mediante la técnica de "doctor-blade", relacionados con técnicas muy utilizadas en procesos industriales como la impresión.

Espada

"Básicamente, esparces el material sobre un sustrato con una cuchilla, "explica Adjokatse. La cuchilla se puede configurar para producir una película con un grosor de alrededor de 500 nanómetros, creando la capa de perovskita 2-D. "El punto importante es que estas películas son muy suaves con grandes dominios cristalinos de hasta 15 micrómetros, ", dice Adjokatse. Las películas lisas 2-D basadas en yoduro de plomo de 2-feniletilamonio se utilizaron como plantilla para producir películas de yoduro de plomo de formamidinio 3-D.

Esto se logró sumergiendo la película 2-D en una solución que contenía yoduro de formamidinio. Esto resultó en el crecimiento de una película 3-D a través del 'intercambio catiónico, "donde el formamidinio reemplazó al 2-feniletilamonio". Estas películas muestran una fotoluminiscencia mucho más alta en comparación con las películas de yoduro de plomo de formamidinio 3-D de referencia y muestran una mayor estabilidad cuando se exponen a la luz o la humedad. "dice Loi." Esto significa que ahora tenemos un método para la producción de películas de alta calidad para células solares de perovskita utilizando una técnica escalable industrialmente ".