Sinergia entre la migración iónica y la recombinación del portador de carga en las perovskitas de haluro metálico

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• La recombinación del portador de carga es un factor crítico que limita la eficiencia de las células solares de perovskita de yoduro de plomo de metilamonio (CH₃NH₃).
• Comprender la interacción entre la migración iónica y la recombinación es crucial para mejorar el rendimiento y la estabilidad del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Investigar los efectos sinérgicos de la migración de iones y la recombinación del portador de carga en las células solares de perovskita CH3 NH3.
• Aclarar los mecanismos por los cuales la migración de yoduro aumenta las tasas de recombinación no radiativa.

Principales métodos:

• Investigación teórica de la dinámica del portador de carga y de los procesos de recombinación.
• Análisis de la distorsión de la red, localización de la función de onda y acoplamiento no adiabático durante la migración iónica.
• Examen de los cambios en la estructura electrónica, incluidos los niveles de energía de los defectos, inducidos por la migración de yoduro.

Principales resultados:

• La migración de yoduro en CH₃NH₃PbI₃ acelera la recombinación no radiativa en un orden de magnitud.
• La distorsión de la red inducida por la migración acerca los electrones y los agujeros, mejorando las interacciones electrostáticas y el acoplamiento no adiabático.
• Las vacantes de yodo creadas durante la migración actúan como centros eficientes de recombinación no radiactiva dentro de la brecha de banda.

Conclusiones:

• Los procesos dinámicos como la migración iónica y la recombinación del portador de carga están fuertemente correlacionados en las perovskitas halogenadas.
• Los defectos, inicialmente considerados benignos, pueden convertirse en perjudiciales en condiciones de no equilibrio, aumentando significativamente las pérdidas del portador de carga.
• Evitar la migración de iones es esencial para las perovskitas halogenadas para mitigar la histeresis de corriente y voltaje y reducir la recombinación del portador de carga.