La Unidad de Ciencia de Superficies y Materiales Energéticos de OIST estudia las células solares de perovskita, que se forman colocando compuestos de perovskita sobre otros materiales como el vidrio. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa
Los compuestos versátiles llamados perovskitas se valoran por su aplicación en tecnologías de energía solar de próxima generación. A pesar de su eficiencia y relativa baratura, los dispositivos de perovskita aún no se han perfeccionado; a menudo contienen defectos estructurales de nivel atómico.
El profesor Yabing Qi y su equipo en la Unidad de Ciencias de la Superficie y Materiales Energéticos del OIST, en colaboración con investigadores de la Universidad de Pittsburgh, NOSOTROS., tengo, por primera vez, caracterizado los defectos estructurales que provocan el movimiento de iones, desestabilizando los materiales de perovskita. Los hallazgos de los investigadores, publicado en ACS Nano , puede informar los enfoques de ingeniería futuros para optimizar las células solares de perovskita.
"Por mucho tiempo, los científicos han sabido que existen defectos estructurales, pero no entendía su naturaleza química precisa, "dijo Collin Stecker, un doctorado de la OIST estudiante y primer autor del estudio. "Nuestro estudio profundiza en las características fundamentales de los materiales de perovskita para ayudar a los ingenieros de dispositivos a mejorarlos aún más".
Problemas a nivel de superficie
Los compuestos de perovskita comparten una estructura única que los hace útiles en electrónica, Ingenieria, y fotovoltaica. Son excepcionales para absorber la luz, así como generar y transportar portadores de carga responsables de corriente en materiales semiconductores. El emparejamiento de materiales de perovskita entre otras capas funcionales forma células solares de perovskita. Sin embargo, los defectos en la capa de perovskita pueden interrumpir la transferencia de carga entre la perovskita y las capas adyacentes de la célula, obstaculizar el rendimiento y la estabilidad general del dispositivo.
Esta imagen de una superficie de perovskita muestra el desplazamiento de iones a través de la superficie, y las vacantes que provocan estos movimientos. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa
Para comprender las propiedades electrónicas y dinámicas de estos defectos de perovskita, Los investigadores de la OIST utilizaron un método llamado microscopía de túnel de barrido para tomar imágenes de alta resolución de los movimientos de los iones individuales en las superficies de perovskita.
Al analizar estas imágenes, Stecker y sus colegas notaron grupos de espacios vacíos en las superficies donde faltaban átomos. Además, vieron que pares de iones Br- (bromuro) en las superficies de perovskita estaban cambiando y cambiando de dirección. Los colaboradores de los investigadores de la Universidad de Pittsburgh realizaron una serie de cálculos teóricos para modelar las vías que tomaron estos iones. apoyando estas observaciones experimentales.
Los científicos de OIST concluyeron que las vacantes en la superficie probablemente estaban causando que estos iones se movieran a través de los materiales de perovskita. Comprender este mecanismo de movimiento de iones puede ayudar más tarde a los científicos e ingenieros a mitigar las consecuencias estructurales y funcionales de estos defectos.
Los investigadores reconocieron que, aunque las perovskitas son alternativas prometedoras al silicio ampliamente utilizado, es necesario perfeccionar la tecnología antes de comercializarla.
"Estas superficies de perovskita son mucho más dinámicas de lo que anticipamos anteriormente, "dijo Stecker." Ahora, con estos nuevos hallazgos, esperamos que los ingenieros puedan explicar mejor el efecto de los defectos y su movimiento para mejorar los dispositivos ".
