Superredes de perovskita con una dinámica de transporte eficiente

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• Energía renovable

Sus antecedentes:

• Las perovskitas de halogenuros metálicos de baja dimensión ofrecen una mayor estabilidad que sus contrapartes en 3D.
• Los desafíos incluyen la eficiencia limitada del dispositivo debido a los límites de grano y el transporte de portadores obstaculizado en estructuras estratificadas.
• Las perovskitas sin plomo se enfrentan a problemas de baja cristalinidad e inestabilidad estructural.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una superred de perovskita de baja dimensión con un mejor transporte de portadores y una mayor eficiencia de las células solares.
• Para superar las limitaciones del confinamiento cuántico y el transporte del portador en los materiales de perovskita existentes.
• Investigar el potencial de la epitaxia química para crear arquitecturas avanzadas de perovskita.

Principales métodos:

• Fabricación de una superrejilla de yoduro de butiloamonio/metiloamonio (BA2MA ((n-1) Sn ((n) I ((3n+1)) por medio de la epitaxia química.
• Utilizando un sustrato no coincidente con la celosía para comprimir espaciadores orgánicos y reducir el confinamiento cuántico.
• Caracterización de la estructura de la superred y su efecto en el transporte del portador.

Principales resultados:

• Se ha logrado un transporte de portadores 3D eficiente a través de losas inorgánicas alineadas verticalmente y una red 2D transversal.
• Se ha demostrado un debilitamiento del confinamiento cuántico debido a la compresión inducida por el sustrato de los espaciadores orgánicos.
• Una célula solar de superred logró una eficiencia de conversión fotoeléctrica estable certificada del 12,36%.
• Se observó una tensión de circuito abierto inusualmente alta, posiblemente debido a la relajación del excitón intrabanda.

Conclusiones:

• La arquitectura de superred de perovskita desarrollada permite un transporte de carga eficiente y un rendimiento mejorado de las células solares.
• La epitaxia química y la ingeniería de sustratos son estrategias efectivas para optimizar las perovskitas de baja dimensión.
• Investigaciones adicionales sobre la dinámica del excitón dentro de la banda podrían desbloquear eficiencias y voltajes aún más altos.