Cristalización de perovskitas de haluro de plomo y metil amonio: implicaciones para las aplicaciones fotovoltaicas

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química del estado sólido.
• Energía renovable Energía renovable.

Sus antecedentes:

• Las perovskitas híbridas orgánicas / halogenadas de plomo son materiales clave para las células solares eficientes, con eficiencias que alcanzan el 18%.
• Las perovskitas comúnmente estudiadas incluyen CH3NH3PbI3 y CH3NH3PbI3-xClx.
• La incorporación de cloruro aumenta significativamente la longitud de difusión de carga en las células solares de perovskita.

Objetivo del estudio:

• Investigar los parámetros de cristalización para CH3NH3PbI3 y CH3NH3PbBr3 para la fabricación de perovskita.
• Determinar el papel del cloruro de plomo (PbCl2) en la síntesis de perovskita.
• Optimizar las células solares de perovskita de bromuro de plomo.

Principales métodos:

• Estudios de microscopía electrónica de barrido (SEM, por sus siglas en inglés).
• Síntesis de cristales únicos de perovskita.
• Microscopía electrónica de transmisión criogénica (cryo-TEM) de líquido madre.
• Evaluación de los efectos del sustrato y las temperaturas en la nucleación.

Principales resultados:

• La adición de PbCl2 actúa como sitios de nucleación heterogéneos, promoviendo la formación de cristales de perovskita.
• Las células solares de perovskita de bromuro de plomo optimizadas lograron una eficiencia del 5,4% y un voltaje de circuito abierto de 1,24 V.
• Demostró un rendimiento mejorado en esta clase de dispositivos.

Conclusiones:

• Comprender la cristalización de la perovskita híbrida es crucial para el diseño de materiales.
• La nucleación heterogénea a través de PbCl2 mejora la calidad de la película de perovskita.
• El diseño racional de las películas absorbentes policristalinas puede conducir a un mejor rendimiento de las células solares.