Camadas de perovskita orgânico-metálico para células solares são freqüentemente fabricadas usando a técnica de revestimento giratório em substratos compactos. Essas camadas de perovskita geralmente apresentam orifícios, ainda assim, atingem níveis surpreendentemente altos de eficiência. A razão pela qual esses buracos não causam curtos-circuitos significativos entre o contato frontal e traseiro foi agora descoberta por uma equipe do HZB chefiada pelo Dr.-Ing. Marcus Baer em cooperação com o grupo liderado pelo Professor Henry Snaith (Universidade de Oxford) em BESSY II.

As primeiras perovskitas metal-orgânicas exibiam níveis de eficiência de apenas alguns por cento (2,2 por cento em 2006). Isso mudou rapidamente, Contudo. O nível recorde agora está consideravelmente acima de 22%. O aumento de eficiência equivalente na tecnologia de células solares de silício comercialmente dominante levou mais de 50 anos. Adicionalmente, filmes finos feitos de perovskitas metal-orgânicas de baixo custo podem ser produzidos em grande escala, por exemplo, por centrifugação e cozimento (através do qual o solvente evapora e o material cristaliza).

No entanto, o filme fino de perovskita que resulta do revestimento por rotação em substratos compactos geralmente não é perfeito, mas, em vez disso, exibe muitos buracos. O problema é que esses buracos podem levar a curtos-circuitos na célula solar pelas camadas adjacentes da célula solar que entram em contato. Isso reduziria o nível de eficiência consideravelmente. Contudo, tal redução não é observada.

Agora, Marcus Bär e seu grupo, junto com o grupo de Espectro-Microscopia do Instituto Fritz Haber, examinaram cuidadosamente as amostras de Henry Snaith. Usando microscopia eletrônica de varredura, eles mapearam a morfologia da superfície. Posteriormente, eles analisaram as áreas de amostra exibindo orifícios para sua composição química usando métodos espectromicrográficos em BESSY II. “Pudemos mostrar que o substrato não estava realmente exposto, mesmo nos buracos, mas ao invés, uma fina camada é formada, essencialmente como resultado dos processos de deposição e cristalização, que aparentemente evita curto-circuitos, "explica a doutoranda Claudia Hartmann.

Os cientistas também puderam verificar que a barreira de energia que os portadores de carga tiveram que superar para se recombinarem no caso de um encontro direto das camadas de contato é relativamente alta. "A camada de transporte de elétrons (TiO2) e o material de transporte para portadores de carga positiva (Spiro MeOTAD) não entram em contato direto. Além disso, a barreira de recombinação entre as camadas de contato é suficientemente alta para que as perdas nessas células solares sejam mínimas, apesar dos muitos orifícios na película fina de perovskita, "diz Bär.

O estudo é publicado em Interfaces de materiais avançados .