El trastorno estructural en las fases de temperatura más alta aumenta la vida útil del portador de carga en las...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares y los dispositivos optoelectrónicos se degradan bajo el calor, lo que requiere la comprensión de la dinámica del portador de carga dependiente de la temperatura.
• Los semiconductores convencionales muestran una vida útil disminuida con el aumento de las temperaturas, a diferencia de las perovskitas de halogenuros metálicos.

Objetivo del estudio:

• Elucidar los mecanismos atómicos detrás de la dinámica anómala del portador de carga dependiente de la temperatura en el yoduro de plomo de metilamonio (MAPbI3).
• Investigar el papel de los trastornos estructurales y las transiciones de fase en las vidas de los portadores en MAPbI3.

Principales métodos:

• Se emplearon simulaciones de dinámica cuántica para modelar la recombinación no radiativa de electrones y agujeros.
• El análisis se centró en las fases ortorrómbica, tetragonal y cúbica de MAPbI3.

Principales resultados:

• La vida útil del portador aumenta con la temperatura dentro de una fase y a través de las transiciones de fase en MAPbI3.
• El trastorno estructural, tanto de los efectos térmicos como de las transiciones de fase, mejora la vida útil del portador al inducir la localización de la carga y reducir el acoplamiento no adiabático.
• Las interacciones electrón-vibracionales muestran dependencias opuestas de temperatura y fase.

Conclusiones:

• El trastorno térmico tiene un impacto significativo en la dinámica del portador de carga, comparable a las deformaciones inducidas por un defecto.
• La optimización de los materiales de energía solar requiere equilibrar la mejora de la vida útil del portador con las propiedades de transporte basadas en la fase, la temperatura y la morfología.
• La comprensión de estos mecanismos atómicos proporciona pautas para el diseño de materiales optoelectrónicos avanzados.