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(noticias nanowerk) Los científicos están interesados en mejorar la estabilidad de una clase de materiales cristalinos que, si fueran más estables, podrían formar la base de células solares de bajo coste. Estos materiales, llamados perovskitas de haluros mixtos, combinan materiales orgánicos e inorgánicos. Los cristales están formados por un tipo de compuestos químicos llamados haluros, que combinan bromuros (compuestos de bromo) y yoduros (compuestos de yodo). Sin embargo, los materiales resultantes son inestables debido a defectos estructurales causados por una cristalización rápida y desigual durante la formación del material. Estos defectos permiten que el bromuro y el yoduro se muevan dentro del cristal. Se mueven a diferentes velocidades y se separan de una manera que reduce el rendimiento del material en general.
Ahora los investigadores han desarrollado un nuevo método para producir perovskitas. La película mixta de haluro-perovskita resultante tiene menos defectos y una estabilidad mejorada.
El equipo publicó sus resultados en Ciencia (“Ingeniería de textura composicional para células solares de perovskita altamente estables con banda prohibida grande”).
![Procesamiento de perovskita](https://www.nanowerk.com/news2/green/id63699_1.jpg)
El nuevo método para producir perovskitas de haluros mixtos da como resultado células solares con estabilidad y rendimiento mejorados. El nuevo método conduce a un mejor control de las tasas de cristalización de perovskita. Esto significa que la estructura cristalina está más ordenada, en parte porque los investigadores comprenden y explotan la cristalización más rápida del bromuro en comparación con el yoduro.
El resultado es un material con menos defectos y menos migración de haluro y, por tanto, menos segregación de bromuro y yoduro. Esto, a su vez, significa una mezcla uniforme de bromuro y yoduro en todo el material, lo que permite que el material absorba la luz de manera uniforme. El resultado final es que las células solares fabricadas con el nuevo método funcionan mejor en condiciones del mundo real.
La deposición típica de una solución de perovskita de haluro utiliza un proceso de goteo antisolvente para iniciar la cristalización de la película de haluro. El proceso antidisolvente estándar para producir películas de perovskita de haluro mixto de bromuro y yoduro a menudo da como resultado una formación excesiva de defectos (por ejemplo, vacantes de bromuro) debido a la rápida cristalización de las fases de perovskita de bromuro versus yoduro. Las simulaciones muestran que la migración de haluros aumenta en presencia de una gran población de vacantes de haluros. Esto limita la estabilidad de las perovskitas de haluros mixtos de bromuro y yoduro bajo la luz y el calor.
En comparación con el enfoque antidisolvente, el método de enfriamiento con gas más suave controla mejor la cristalización al crear primero una capa superficial rica en bromuro, que luego induce el crecimiento columnar de arriba a abajo para formar una estructura en gradiente con menos bromuro en la masa que en la superficie. Región. El método antidisolvente no produce tal estructura de gradiente.
En este estudio, investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable, la Universidad de Toledo y la Universidad de Colorado Boulder demostraron que el método de enfriamiento con gas también crea menos vacantes de bromuro y da como resultado materiales con mejor rendimiento optoelectrónico. Las células solares fabricadas mediante el método de enfriamiento con gas mantienen las propiedades deseadas de absorción de luz y proporcionan un rendimiento mejorado en forma de mayor movilidad del portador, mayor voltaje de circuito abierto y estabilidad mejorada.
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