Segregación asistida de iones halogenados en películas mixtas de perovskita halogenada

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las capas de transporte de electrones (ETL) son cruciales para el rendimiento de las células solares de perovskita.
• La interacción entre las ETL y las películas de perovskita influye en la migración iónica y la estabilidad.
• Las perovskitas mixtas de halogenuros (MHP) exhiben propiedades optoelectrónicas únicas, pero pueden sufrir segregación de fase.

Objetivo del estudio:

• Investigar el papel de las capas de transporte de electrones en la segregación de iones halogenados en los MHP.
• Elucidar el mecanismo de la segregación de iones halogenados asistida por TiO2 bajo excitación láser.
• Explorar estrategias para suprimir la segregación de haluros y mejorar la estabilidad del MHP.

Principales métodos:

• Fabricación de películas MHP en diferentes sustratos (TiO2 y ZrO2).
• Excitación láser pulsada (387 nm, 500 Hz) para inducir y estudiar la segregación.
• Caracterización de la migración y segregación de iones mediante técnicas espectroscópicas.
• Pruebas de dispositivos con y sin capas de transporte de orificios (spiro-OMeTAD).

Principales resultados:

• Los ETL de TiO2 promueven la segregación de iones haluro en los MHP bajo excitación láser, a diferencia del aislante ZrO2.
• La inyección de electrones en TiO2 y la posterior eliminación de O2 conduce a la acumulación de agujeros en los MHP.
• La localización de agujeros en sitios de yoduro induce la inestabilidad y la migración de yoduro hacia los límites de los granos.
• La deposición de una capa de transporte de agujeros (spiro-OMeTAD) suprime efectivamente la segregación mediante la extracción de agujeros.

Conclusiones:

• La acumulación de agujeros es un factor clave para la segregación de haluros en los MHP.
• Los ETL juegan un papel indirecto pero significativo en la inestabilidad de MHP a través de la dinámica del portador de carga.
• El control de la movilidad y la acumulación de agujeros es esencial para estabilizar las células solares de perovskita.