Embora existam diferentes abordagens de fabricação, a deposição em duas etapas é uma das principais técnicas experimentais agora usadas para tornar eficiente, PSCs estáveis, especialmente em escala industrial. O processo envolve primeiro a deposição de iodeto de chumbo (PbI2) e, em seguida, a adição de sais halogenados de cátions monovalentes, como iodeto de metilamônio (MAI) e iodeto de formamidínio (FAI) para convertê-lo em perovskita.

Embora esta deposição em duas etapas seja melhor do que outras opções, é difícil manter um alto desempenho reproduzível e estabilidade de longo prazo ao aumentar a escala, principalmente por causa da falta de controle sobre o processo de fabricação. Obter uma compreensão do mecanismo por trás da cristalização de perovskita de haleto em nível atômico é, portanto, essencial.

No artigo "Uma dinâmica molecular combinada e estudo experimental do processo de duas etapas permitindo a formação em baixa temperatura de α-FAPbI3 de fase pura, "os autores escolheram estudar, para este fim, a fabricação em duas etapas de iodeto de chumbo de metilamônio (MAPbI3) e iodeto de chumbo de formamidínio (FAPbI3).

Embora o primeiro seja um sistema bem estudado, o último foi escolhido devido às características atrativas, incluindo um bandgap de ∼1,45-eV, mobilidade de portadora de alta carga, e estabilidade térmica superior que aparece em seu polimorfo α-FAPbI3. O problema com esta perovskita, entretanto, é que a fase α é metaestável e a transição de fase termodinâmica requer altas temperaturas de cerca de 150 graus Celsius. O estudo experimental e teórico combinado, publicado na edição de 23 de abril de Avanços da Ciência, descobriu os detalhes microscópicos do processo de cristalização, abrindo caminho para a descoberta de um caminho de baixa temperatura para a fabricação do material.

Embora pesquisas experimentais anteriores sobre MAPbI3 tenham revelado que o processo de duas etapas ocorre por meio da intercalação dos cátions MA + em camadas PbI2, seguida por uma transformação para a estrutura de perovskita via fases intermediárias, os experimentos não conseguiram resolver a natureza dessas fases intermediárias ou esclarecer o mecanismo atomístico subjacente. Usando uma investigação de dinâmica molecular (MD) com base em uma técnica de amostragem aprimorada chamada metadinâmica (WTMetaD), a equipe descobriu que essa transformação ocorre por meio de uma sequência de intermediários. Os resultados teóricos estavam de acordo com os experimentos, encorajando os pesquisadores a investigar se um processo semelhante também estava por trás da transformação de α-FAPbI3. A partir de simulações, eles descobriram que um processo de duas etapas é realmente possível em temperaturas mais baixas neste material. Uma série de experimentos de raios-X e filmes finos in situ confirmaram esse resultado e permitiram a formação em baixa temperatura de filmes finos de α-FAPbI3 de fase pura.