Perovskitas homólogas 2D como materiales que absorben la luz para aplicaciones de células solares

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Física del estado sólido Física del estado sólido
• La energía fotovoltaica es fotovoltaica.

Sus antecedentes:

• Las perovskitas halogenadas bidimensionales (2D) son materiales emergentes para aplicaciones optoelectrónicas.
• Controlar la dimensionalidad y la composición de las perovskitas es crucial para ajustar sus propiedades.
• El desarrollo de absorbentes de luz estables y eficientes es clave para las células solares de próxima generación.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar una serie de semiconductores 2D perovskita películas delgadas con la fórmula (CH3 (((CH2) 3NH3) 2 (((CH3NH3) ((n-1) Pb (((n) I ((3n+1).
• Investigar la relación entre la estructura de la perovskita (valor n) y sus propiedades ópticas y electrónicas.
• Para evaluar el rendimiento de estas perovskitas 2D en dispositivos de células solares de estado sólido.

Principales métodos:

• Fabricación de películas delgadas de perovskita 2D utilizando el procesamiento de soluciones.
• Caracterización de las propiedades ópticas, incluida la determinación de la brecha de banda mediante espectroscopia UV-Vis.
• Espectroscopia de fotoluminiscencia para evaluar las características de la emisión de luz.
• Fabricación y prueba de células solares de estado sólido que incorporan las películas 2D de perovskita.
• Evaluación de la estabilidad del dispositivo en condiciones ambientales, incluida la exposición a la humedad.

Principales resultados:

• Se sintetizó con éxito una serie homóloga de perovskitas 2D, (CH3 ((CH2) 3NH3) 2 ((CH3NH3)) ((n-1) Pb ((n) I ((3n+1) (n = 1-4), que fueron sintetizadas con éxito.
• Las brechas de banda eran sintonizables, disminuyendo de 2.24 eV (n=1) a 1.52 eV (n=∞), con una fuerte absorción de luz visible y fotoluminiscencia a temperatura ambiente.
• El autoensamblaje inusual condujo a una cobertura superficial muy alta con [Pb(n) I(3n+1)](-) capas orientadas perpendicularmente a los sustratos.
• Las células solares de estado sólido fabricadas con el compuesto n = 3 lograron una eficiencia de conversión de energía del 4,02%, con un voltaje de circuito abierto de 929 mV y una densidad de corriente de cortocircuito de 9,42 mA / cm2).
• Los dispositivos de células solares mantuvieron el rendimiento después de una exposición prolongada a una alta humedad.

Conclusiones:

• Las perovskitas de haluro 2D homólogas sintetizadas son prometedores materiales estables y eficientes que absorben la luz.
• Sus espacios de banda sintonizables y sus fuertes propiedades optoelectrónicas los hacen adecuados para aplicaciones fotovoltaicas.
• El autoensamblaje observado y la orientación perpendicular de las capas contribuyen a una alta cobertura superficial y al rendimiento del dispositivo.
• Estos materiales ofrecen una vía viable para el desarrollo de células solares de estado sólido robustas y de alto rendimiento.