Perovskitas de dimensión reducida estabilizadas por ligando

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• Las perovskitas de halogenuros metálicos son muy prometedoras para las células solares de película delgada.
• Su aplicación generalizada se ve obstaculizada por las inestabilidades materiales inherentes y los problemas de degradación.
• Comprender las razones fundamentales de la descomposición de la perovskita es crucial para desarrollar dispositivos estables.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la inestabilidad intrínseca de las perovskitas de halogenuros metálicos.
• Explorar métodos para mejorar la estabilidad del material de perovskita.
• Desarrollar estructuras de perovskita de dimensión reducida para mejorar el rendimiento y la longevidad de las células solares.

Principales métodos:

• Cálculos de la Teoría Funcional de Densidad (DFT) para analizar las energías de formación e interacciones.
• Síntesis de materiales para crear películas de perovskita cuasi 2D con dimensionalidad ajustable.
• Estudios fotofísicos para evaluar las propiedades y el rendimiento de los materiales.
• Fabricación y caracterización de las células solares de perovskita plana.

Principales resultados:

• Los cálculos de DFT revelaron una baja energía de formación como un factor clave en la descomposición de la perovskita, agravada por la humedad.
• La intercalación de feniletilamonio introdujo interacciones estabilizadoras de van der Waals, aumentando la energía de formación.
• Las películas de perovskita cuasi 2D sintetizadas demostraron una mayor estabilidad y mantuvieron un alto rendimiento.
• Logró la primera célula solar plana de perovskita sin histeresis certificada con una eficiencia de conversión de energía (PCE) del 15,3%.

Conclusiones:

• La estrategia de crear cuasi-perovskitas 2D mediante la intercalación de cationes orgánicos mejora efectivamente la estabilidad del material.
• Este enfoque aborda el problema crítico de inestabilidad en la fotovoltaica de perovskita.
• Los materiales desarrollados ofrecen una vía prometedora hacia células solares de perovskita duraderas y de alto rendimiento.