Eliminación de los centros de recombinación de carga en las perovskitas de halogenuros metálicos por tensión

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las perovskitas de halogenuros metálicos muestran propiedades optoelectrónicas prometedoras.
• Los estados de defecto en perovskitas a menudo limitan el rendimiento del dispositivo y la vida útil del portador.
• Se ha observado experimentalmente que la tensión mecánica mejora las propiedades de la perovskita.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos atomísticos mediante los cuales la tensión mecánica afecta los estados de defecto en las perovskitas de halogenuros metálicos.
• Para aclarar cómo la tensión influye en la dinámica de la carga portadora y las vías de recombinación.
• Proporcionar una base teórica para la ingeniería de deformación como estrategia de pasivación de defectos.

Principales métodos:

• Se utilizaron simulaciones de dinámica molecular no adiabática desde el principio.
• Los cálculos se centraron en los efectos de la tensión de compresión y de tracción en la estructura electrónica y los estados de defecto de la perovskita.
• Se realizó un análisis del acoplamiento orbital, las posiciones del borde de la banda y las energías del estado de defecto.

Principales resultados:

• La tensión de compresión desplaza los estados de trampa intersticial de yodo (II) a la banda de valencia, rompiendo los dímeros I.
• La tensión de tensión desplaza los estados de trampa de metilamonio-yodo (MAI) a la banda de conducción alterando las distancias Pb-Pb.
• La aplicación de tensión elimina las trampas de intervalo medio, reduce la superposición de la función de onda del agujero de electrones y mejora la vida útil del portador más allá de los materiales prístinos.

Conclusiones:

• La tensión mecánica es una estrategia no química eficaz para la pasivación de defectos clave (II y MAI) en el yoduro de plomo de metilamonio (MAPbI3).
• La ingeniería de tensión racionaliza el rendimiento mejorado de las células solares de perovskita bajo estrés mecánico.
• Este trabajo ofrece una nueva vía para el control de defectos y la optimización del rendimiento en materiales de perovskita.