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    Cientistas de materiais propõem uma nova abordagem para a obtenção de filmes para células solares

    Cientistas de materiais da Lomonosov Moscow State University explicaram as leis de dissolução e cristalização de perovskitas híbridas e propuseram uma nova abordagem para a obtenção de filmes para células solares. Eles explicaram os principais mecanismos de interação de perovskitas híbridas com solventes e sugeriram novas abordagens para obter camadas de absorção de luz de perovskita para células solares de filme fino a partir de solventes apróticos de coordenação fraca.

    Os resultados do estudo foram publicados recentemente na revista de alta classificação Química de Materiais .

    As células solares de filme fino baseadas em perovskitas híbridas já alcançaram uma eficiência de 23,2 por cento, superando as células solares tradicionais à base de silício. A camada de absorção de luz de perovskita em tais dispositivos pode ser obtida por métodos de solução mais simples e baratos. Os cientistas estudaram os processos de cristalização da perovskita a partir de um solvente com propriedades incomuns - gama-butirolactona (GBL).

    "Em nosso laboratório, desenvolvemos novos métodos não solventes inovadores para a obtenção de células solares, mas também prestamos grande atenção aos aspectos fundamentais da química da perovskita. Esta é uma característica tradicional da escola de ciências de materiais da Lomonosov Moscow State University, que nos distingue da maioria dos grupos do mundo, "disse o pesquisador Alexey Tarasov.

    Existem dois solventes que são normalmente usados ​​para preparar filmes finos de perovskita a partir de soluções:dimetilsulfóxido e dimetilformamida. Contudo, trabalhos anteriores mostraram que a cristalização a partir desses solventes prossegue por meio da formação de compostos intermediários - cristalo-solvatos, que pode prejudicar a morfologia e as propriedades funcionais da camada de perovskita.

    Como solvente para perovskita, GBL exibe a chamada solubilidade retrógrada - a solubilidade da perovskita em GBL diminui com o aumento da temperatura. Este recurso foi amplamente utilizado por pesquisadores para produzir cristais únicos, enquanto as tentativas de obter uma película fina resultaram na formação de cristalitos individuais separados em um substrato. Por muito tempo, este comportamento incomum de soluções de perovskita em GBL permaneceu mal compreendido. Acreditava-se que a interação perovskita-GBL é fraca o suficiente para não formar solvatos com ela. Contudo, os cientistas descobriram que existem pelo menos três tipos de cristais de perovskita com GBL, e alguns deles têm uma estrutura de cluster exclusiva. Ficou claro que o equilíbrio em soluções de perovskita em GBL é muito mais complicado do que o esperado anteriormente.

    "Estabelecemos que a perovskita se dissolve em temperatura ambiente com a formação de tais aglomerados, e ao aquecer, eles se decompõem em pequenos complexos. Isso leva à supersaturação e precipitação da perovskita da solução na forma de cristais únicos. Mostramos que foi a precipitação de um aduto aglomerado em vez de perovskita que impediu a formação de filmes finos a partir desse solvente. Com base no entendimento dos processos que ocorrem durante a dissolução da perovskita em GBL, propusemos abordagens que contornam a formação de aglomerados e resultam na cristalização da perovskita. Consequentemente, obtivemos filmes de alta qualidade da GBL pela primeira vez. Este é um excelente exemplo da aplicação prática do conhecimento químico fundamental para a solução de problemas da ciência dos materiais - exatamente o que é geralmente chamado de ciência dos materiais fundamentais em todo o mundo, "concluiu Alexey Tarasov.


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