Las células solares basadas en perovskitas han alcanzado eficiencias enormemente altas en unos pocos años, solo. Las que contienen perovskita de haluro híbrido, es decir, materiales que contienen componentes inorgánicos y orgánicos, alcanzan eficiencias particularmente altas, pero aún carecen de estabilidad a largo plazo. Aunque inorgánicoLos semiconductores de perovskita, como CsPbI3, son menos eficientes, también se consideran interesantes, ya que pueden superar los problemas de estabilidad de las perovskitas híbridas.
Hasta ahora, se suponía que las perovskitas híbridas y puramente inorgánicas no difieren fundamentalmente en su estructura cristalina. Al producir materiales de perovskita, a menudo ocurre que no se forman cristales individuales grandes, sino innumerables cristales gemelos pequeños. Esto hace queanálisis de estructura cristalina particularmente complicado y propenso a errores y baja precisión.
Un equipo de HZB encabezado por la Profesora Susan Schorr y el Dr. Joachim Breternitz ha logrado un gran avance en la comprensión de la estructura cristalina de las perovskitas de haluro híbrido. El equipo investigó muestras cristalinas de yoduro de plomo de metilamonio MAPbI3, el representante más destacado de esta clase demateriales, en el sincrotrón Diamond Light Source DLS en el Reino Unido utilizando difracción de cristal único de alta resolución. Este enfoque proporcionó datos para un análisis más profundo de la estructura cristalina de este material.
También fueron capaces de aclarar si los efectos ferroeléctricos son posibles en esta perovskita de haluro híbrido. Los dominios ferroeléctricos pueden tener efectos favorables en las células solares y aumentar su eficiencia. Sin embargo, medir este efecto en las muestras es difícil, un resultado nulopuede significar que no hay efecto ferroeléctrico o que los dominios ferroeléctricos cancelan los efectos del otro.
"Desde el punto de vista cristalográfico, algunas condiciones son necesarias para la ferroelectricidad: un efecto ferroeléctrico solo puede ocurrir si la estructura cristalina no contiene un centro de inversión, y adicionalmente si exhibe un momento polar permanente", explica Breternitz.
Anteriormente, se suponía que la estructura cristalina de MAPbI3 contenía un centro de inversión. Sin embargo, los resultados del análisis de la estructura cristalina muestran que este no es el caso: "El catión de metilamonio orgánico MA + juega un papel importante en esto", explicaBreternitz. Esto se debe a que la molécula de MA no es esféricamente simétrica y también es considerablemente más grande que un solo átomo, por lo que genera un momento polar con los átomos de yodo adyacentes. Por lo tanto, es posible la aparición de dominios ferroeléctricos en MAPbI3.
Para las perovskitas inorgánicas que incorporan un átomo alcalino en lugar de la molécula de MA, este mecanismo no es aplicable. Eso significa que las perovskitas inorgánicas más estables pueden ser fundamentalmente algo más limitadas en su eficiencia que sus parientes de haluros híbridos.
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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