As células solares de perovskita Halide são promissoras como a próxima geração de tecnologias de células solares, mas enquanto os pesquisadores desenvolveram técnicas para melhorar suas características materiais, ninguém entendeu por que essas técnicas funcionaram. Uma nova pesquisa lança luz sobre a ciência por trás dessas soluções de engenharia e abre caminho para o desenvolvimento de células solares de perovskita de halogeneto mais eficientes.

"Trata-se de material design, "diz Aram Amassian, co-autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor associado de ciência e engenharia de materiais na North Carolina State University.

"Se você deseja projetar células solares de perovskita de halogeneto intencionalmente que tenham as características desejáveis ​​que você está procurando, você tem que entender não apenas como o material se comporta sob diferentes condições, mas por que, "Amassian diz." Este trabalho nos dá uma compreensão mais completa dessa classe de materiais, e essa compreensão iluminará nosso trabalho daqui para frente. "

As perovskitas halogenadas são basicamente sais, com componentes carregados positiva e negativamente que se juntam para formar um composto neutro. E eles têm várias características que os tornam desejáveis ​​para a fabricação de células solares de alta eficiência. Eles podem ser dissolvidos em um líquido e, em seguida, formar cristais de alta qualidade em baixas temperaturas, o que é atraente do ponto de vista da fabricação. Além disso, eles são fáceis de reparar e podem tolerar defeitos no material sem ver uma grande queda em suas propriedades semicondutoras.

Uma equipe internacional de pesquisadores investigou um fenômeno chave relacionado ao processamento e síntese de células solares de perovskita de haleto. Envolve o fato de que a adição de césio e rubídio no processo de síntese de compostos de perovskita halogenada mistos torna a célula solar resultante mais quimicamente homogênea - o que é desejável, uma vez que isso torna as características do material mais uniformes em toda a célula. Mas até agora, ninguém sabia por quê.

Para investigar o problema, os pesquisadores usaram o tempo resolvido, Diagnóstico de raios-X para capturar e rastrear mudanças nos compostos cristalinos formados ao longo do processo de síntese. As medições foram realizadas na fonte síncrotron Cornell de alta energia.

"Esses estudos são essenciais para definir os próximos passos em direção à prontidão do mercado de células solares à base de perovskita, "diz Stefaan De Wolf, co-autor correspondente do artigo e professor associado de ciência e engenharia de materiais na King Abdullah University of Science and Technology (KAUST).

"O que descobrimos é que alguns dos precursores, ou ingredientes, queremos formar vários compostos diferentes do que queremos, que pode agrupar elementos-chave irregularmente em todo o material, "Amassian diz." Isso era algo que não sabíamos antes.

"Também descobrimos que a introdução de césio e rubídio no processo ao mesmo tempo suprime efetivamente a formação desses outros compostos, facilitando a formação do desejado, composto de perovskita de haleto homogêneo que é usado para fazer células solares de alto desempenho. "

Os próximos passos para o trabalho incluem a tradução dessas lições de revestimento giratório baseado em laboratório para plataformas de fabricação de grandes áreas que permitirão a fabricação de alto rendimento de células solares de perovskita.