As células solares de perovskita são uma alternativa às células solares de silício convencionais, prontos para entrar no mercado com suas altas eficiências de conversão de energia (acima de 22 por cento, agora) e menores despesas de capital e custos de fabricação.

Um dos principais métodos para depositar filmes de perovskita em estruturas de painel é um processo conhecido como reação de deposição sequencial, que foi desenvolvido em 2013 por Michael Grätzel e colegas de trabalho da EPFL. Muitos estudos tentaram controlar este processo com aditivos, mudanças composicionais, e efeitos da temperatura. Contudo, nenhum deles forneceu uma compreensão completa de toda a reação de deposição sequencial. Isso impede o controle adequado sobre a qualidade do filme, que determina o desempenho da célula solar.

Um estudo de Michael Grätzel e Amita Ummadisingu na EPFL oferece agora o estudo mais sistemático e completo da reação de deposição sequencial até o momento. Os cientistas começaram com análise de difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura para estudar em profundidade a cristalização de iodeto de chumbo (PbI2), que é o primeiro estágio da reação. Eles então usaram, pela primeira vez, Imagem SEM-catodoluminescência para estudar a dinâmica em nanoescala da formação do filme de perovskita.

"Combinamos duas ferramentas poderosas para obter informações composicionais sobre a superfície do filme durante a formação da perovskita, "diz Amita Ummadisingu." Esta técnica nos permite alcançar uma resolução em nanoescala impressionante, o que significa que podemos ver, pela primeira vez, que agregados cristalinos mistos compostos de perovskita e PbI2 são formados durante a reação. "

Próximo, os cientistas usaram mapeamento de fotoluminescência transversal, que revelou a direcionalidade da reação de conversão. Este tipo de informação tem sido até agora inatingível com imagens de superfície padrão porque as camadas que se encontram umas sob as outras são inacessíveis. Mas com a ajuda de detectores de fótons híbridos de alta definição de última geração, os pesquisadores foram capazes de obter imagens simultaneamente de PbI2 e perovskitas nessas seções transversais. "Identificamos presos, PbI2 não reagido dentro do filme de perovskita usando esta técnica, o que é muito útil, "diz Ummadisingu.

"Nossas descobertas finalmente respondem a várias questões abertas sobre a localização e o papel do PbI2 residual em células solares de perovskita, "diz Michael Grätzel." Em uma nota mais ampla, nossa demonstração inovadora dos usos desta técnica abre a porta para a compreensão das propriedades das perovskitas em seções transversais verticais de células solares, não apenas a superfície da perovskita como na literatura. "

O estudo é publicado em Avanços da Ciência .