Exploración de la cinética de la cristalización en perovskita casi bidimensional y células solares de alto...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido
• Las instalaciones fotovoltaicas

Sus antecedentes:

• Las perovskitas halogenadas de dimensión reducida (cuasi 2D) exhiben una mejor estabilidad que sus contrapartes en 3D.
• Su síntesis generalmente implica el ajuste de los cationes del sitio A en (A1) 2 ((A2) n-1PbnI3n+1 películas delgadas.
• La cinética de la cristalización y su impacto en las propiedades de la película no se comprenden completamente.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la cinética de la cristalización de las perovskitas cuasi-2D (Q-2D).
• Comprender la relación entre la orientación del cristal y el comportamiento del portador en películas policristalinas.
• Para optimizar la composición de perovskita Q-2D para mejorar el rendimiento fotovoltaico.

Principales métodos:

• Utilizó perovskitas de halogenuro de catión ternario, específicamente (BA) 2 (MA, FA) 3Pb4I13, como un sistema modelo.
• Se utiliza espectroscopia de fotoluminiscencia in situ (PL) para el seguimiento de la formación de fases.
• Se analizó el efecto de la incorporación de formamidinio (FA+) en la cristalización y la calidad de la película.

Principales resultados:

• La incorporación adecuada de FA + controla la cinética de la cristalización de la perovskita, reduciendo los centros de recombinación no radiactivos.
• Se lograron películas de alta calidad con fases no orientadas limitadas.
• In situ PL reveló la formación de fases secuenciales: las fases Q-2D (n = 2, 3, 4) se formaron antes de la fase n = ∞.
• Se logró una mayor eficiencia de conversión de energía del 12,81% en células solares de perovskita (BA) 2 ((MA, FA) 3Pb4I13 Q-2D.

Conclusiones:

• El dopaje con FA+ es un factor clave para controlar la cristalización de la perovskita Q-2D y mejorar la calidad de la película.
• La comprensión del mecanismo de cristalización proporciona información sobre los efectos del dopaje en las perovskitas Q-2D.
• Las películas de perovskita Q-2D optimizadas demuestran el potencial para aplicaciones fotovoltaicas de alta eficiencia.