"Prometedor" y "notable" son dos palabras que el científico del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de los Estados Unidos, Javier Vela, utiliza para describir los resultados de investigaciones recientes sobre perovskitas de haluro mixto orgánico.
Las perovskitas son compuestos semiconductores ópticamente activos que se sabe que exhiben interesantes propiedades electrónicas, de emisión de luz y químicas. En los últimos años, las perovskitas de haluro de plomo se han convertido en uno de los semiconductores más prometedores para las células solares debido a su bajo costo, procesabilidad más fácil y alta eficiencia de conversión de energía. La energía fotovoltaica hecha de estos materiales ahora alcanza una eficiencia de conversión de energía de más del 20 por ciento.
La investigación de Vela se ha centrado en las perovskitas de haluro mixto. Los haluros son compuestos simples y abundantes, cargados negativamente, como el yoduro, el bromuro y el cloruro. Las perovskitas de haluro mixto son interesantes sobre las perovskitas de haluro simple por una variedad de razones.Las perovskitas de haluro parecen beneficiarse de una mayor estabilidad térmica y de humedad, lo que las hace degradarse menos rápidamente que las perovskitas de un solo haluro, dijo Vela. Agregó que se pueden ajustar para absorber la luz solar en longitudes de onda específicas, lo que las hace útiles para las células solares en tándemy muchas otras aplicaciones, incluidos los diodos emisores de luz LED. Mediante estos compuestos, los científicos pueden controlar el color y la eficiencia de dichos dispositivos de conversión de energía.
Especulando que estas mejoras tenían algo que ver con la estructura interna de las perovskitas de haluro mixto, Vela, quien también es profesora asociada de química en la Universidad Estatal de Iowa ISU, trabajó con científicos con experiencia en resonancia magnética nuclear de estado sólidoRMN tanto en el Laboratorio Ames como en la ISU. La RMN es una técnica de análisis químico que proporciona a los científicos información física, química, estructural y electrónica sobre muestras complejas
"Nuestra pregunta básica era qué significan estos materiales en términos de su química, composición y estructura que pueden afectar su comportamiento", dijo Vela.
Los científicos descubrieron que, dependiendo de cómo esté hecho el material, puede haber impurezas no estequiométricas significativas o "dopantes" que impregnen el material, lo que podría afectar significativamente la química del material, la estabilidad de la humedad y las propiedades de transporte.
Las respuestas se obtuvieron mediante la combinación del uso de espectroscopía de absorción óptica, difracción de rayos X en polvo y, por primera vez, las capacidades de sondeo avanzadas de la RMN de estado sólido de plomo.
"Solo pudimos ver estos dopantes, junto con otras impurezas semicristalinas, mediante el uso de RMN de plomo en estado sólido", dijo Vela.
Otro descubrimiento importante realizado por los científicos fue que la síntesis en estado sólido es muy superior a la síntesis en fase de solución en la producción de perovskitas de haluro mixto. Según Vela, la espectroscopía avanzada y las capacidades de materiales del Laboratorio Ames e ISU fueron fundamentales para comprender cómo diversos procedimientos sintéticosafectar la verdadera composición, especiación, estabilidad y propiedades optoelectrónicas de estos materiales.
"Descubrimos que puedes preparar perovskitas de haluro mixtas limpias sin impurezas semicristalinas si las haces en ausencia de un disolvente", dijo Vela.
Según Vela, la importancia de sus hallazgos es múltiple y solo están comenzando a comprender las implicaciones de esos hallazgos.
"Una implicación obvia es que nuestra comprensión de las increíbles propiedades optoelectrónicas de estos semiconductores era incompleta", dijo Vela. "Estamos tratando con un compuesto que no es inherentemente tan simple como la gente pensaba".
La investigación se discute más adelante en un documento, "Dopantes persistentes y segregación de fase en perovskitas de halógenos mixtos organolíticos", escrito por Vela, Bryan A. Rosales, Long Men, Sarah D. Cady, Michael P. Hanrahan y Aaron JRossini; y publicado en línea en Materiales de química . El trabajo fue apoyado por la Oficina de Ciencia del DOE.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Ames . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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