Segregación de fase en perovskitas de haluro de plomo dopadas con potasio de la RMN en estado sólido K a 21,1 T

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las perovskitas de haluro de plomo orgánico-inorgánico son absorbentes de luz altamente eficientes para las células solares de próxima generación, logrando una eficiencia superior al 22%.
• La histeresis de corriente-voltaje (J-V), donde la eficiencia depende del historial de ciclos, es un desafío significativo para las células solares de perovskita.
• El dopaje con potasio es una estrategia prometedora para mitigar la histeresis J-V, pero su mecanismo atomístico sigue sin estar claro.

Objetivo del estudio:

• Proporcionar la primera caracterización a nivel atómico de las fases que contienen potasio en perovskitas de haluro de plomo de multicación y multianión dopadas con KI.
• Para aclarar el papel del potasio en la supresión de la histeresis J-V a escala atómica.

Principales métodos:

• Espectroscopia de resonancia magnética nuclear de estado sólido (RMN), específicamente RMN de 39K MAS a 21,1 T.
• Caracterización de muestras de perovskita de haluro de plomo dopadas con potasio.

Principales resultados:

• No se encontró evidencia de incorporación de potasio en las redes de perovskita 3D.
• El dopaje de KI dio lugar a la formación de fases ricas en potasio y KI sin reacción.
• En las perovskitas que contienen Br, el dopaje de KI dio lugar a mezclas KI/KBr, alterando la relación Br/I.
• El dopaje simultáneo de Cs y K dio lugar a fases de yodo de plomo no perovskita.

Conclusiones:

• El dopaje de potasio no integra los iones K+ en la estructura de la perovskita.
• Las fases ricas en potasio observadas, en lugar de la incorporación en celosía, son responsables de los efectos del dopaje de KI.
• Comprender estas formaciones de fase secundaria es crucial para optimizar la estabilidad y el rendimiento de las células solares de perovskita.