Montar uma parede defensiva em um jogo de futebol é o principal desafio esportivo. Nenhum treinador gosta de uma lacuna entre os jogadores defensivos na parede. Os cientistas estão enfrentando um problema semelhante para melhorar a estabilidade das células solares de perovskita (PSCs).

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Guo Xin e Prof. Li Can do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) melhorou a estabilidade dos PSCs removendo as lacunas de van der Waals em um Ruddlesden amplamente estudado -Popper (RP) -phase, bidimensional (2-D), materiais perovskita em camadas.

Os materiais recém-desenvolvidos são uma série de perovskitas em camadas Dion-Jacobson (DJ) fase 2-D, que, sem lacunas, têm uma estrutura extremamente estável e podem se defender contra ataques de umidade, aquecer e iluminar com mais eficiência, levando a excelente estabilidade de PSCs sob condições de teste severas. As descobertas da equipe foram publicadas em Joule em 21 de dezembro.

PSCs têm se mostrado uma grande promessa para a energia fotovoltaica de próxima geração. Contudo, sua instabilidade limita o desenvolvimento devido à fraca estabilidade estrutural das perovskitas híbridas orgânicas-inorgânicas 3-D convencionais, que geralmente são usados ​​como materiais de colheita de luz em PSCs.

As perovskitas em camadas 2-D têm atraído muito interesse de pesquisa nos últimos anos porque oferecem melhor estabilidade do que os análogos 3-D tradicionais. Na maioria dos casos, o termo "perovskitas em camadas 2-D" refere-se a aqueles em fase RP, em que lacunas de van der Waals estão presentes. Essas lacunas criam interações fracas entre as camadas, diminuindo assim a estabilidade da estrutura de perovskita em camadas e do dispositivo.

"Em contraste com o caso RP, nossas perovskitas em camadas 2-D de fase DJ são formadas por ligações de hidrogênio alternadas entre camadas orgânicas e camadas inorgânicas sem lacunas, o que torna sua estrutura mais estável, "disse o Prof. Guo.

"Tensões externas como umidade, o calor e a luz não podem degradar facilmente esses materiais. É como uma parede defensiva em um jogo de futebol. Imagine que cada jogador defensivo seja uma camada orgânica ou inorgânica em perovskitas em camadas 2-D. Se eles ficarem próximos um do outro em uma fileira, o chutador não pode fazer um gol facilmente. Se houver lacunas entre os jogadores na parede, o chutador pode marcar facilmente, que é exatamente como a situação em perovskitas em camadas RP 2-D, "Guo explicou.

Mais energia de tensões externas é necessária para degradar as perovskitas fase 2-D do DJ do que suas contrapartes RP. Como em um jogo de futebol, um chute de banana deve ser feito para contornar uma boa parede defensiva, então é mais difícil para o chutador.

"De fato, os PSCs fabricados usando nossos materiais exibiram estabilidade mais notável do que aqueles usando perovskitas 3-D e RP fase 2-D, "disse o Prof. LI." Nossos dispositivos não lacrados podem manter 95 por cento da eficiência inicial após a exposição a vários estresses severos, incluindo ser armazenado em ar ambiente por 4, 000 horas, aquecido a 85 oC com umidade relativa de 85 por cento por 168 horas, e continuamente iluminado por 3, 000 horas. "

"A maior eficiência que obtivemos dos PSCs feitos de nossas perovskitas 2-D é de pouco mais de 13 por cento. Embora este seja um dos maiores valores entre os PSCs 2-D, ele fica atrás da eficiência de última geração dos PSCs 3-D. Portanto, mais esforços precisam ser feitos para melhorar ainda mais a eficiência desses PSCs 2-D, "disseram os pesquisadores do DICP em seu relatório.