Flim de Perovskita sem chumbo (esquerda) e células solares orgânicas sensibilizadas com corante (direita). Crédito:UNIST
As perovskitas à base de chumbo são materiais promissores para células solares de baixo custo e alta eficiência. Contudo, a instabilidade intrínseca e a toxicidade do chumbo (Pb) levantaram sérias preocupações sobre a viabilidade das perovskitas à base de Pb, dificultando a comercialização em grande escala de células solares e dispositivos semelhantes baseados nesses materiais. Como uma solução alternativa, As perovskitas livres de chumbo foram propostas recentemente para combater a toxicidade das perovskitas à base de chumbo, ainda assim, é de pouca utilidade devido a eficiências mais baixas.
Um estudo recente, liderado pelo Professor Tae-Hyuk Kwon na Escola de Ciências Naturais da UNIST, representa um grande passo em direção ao desenvolvimento de uma nova geração de células solares usando perovskitas sem chumbo. Com suas propriedades eletrônicas promissoras, demonstrou-se que o novo material perovskita funciona como um regenerador de carga com células solares sensibilizadas com corante, aumentando assim a eficiência geral e estabilidade. Publicado na edição de novembro de 2018 de Materiais avançados , as descobertas abrirão novas possibilidades para a aplicação de perovskitas sem chumbo em células solares.
Entre as várias alternativas para liderar, a equipe de pesquisa usou a perovskita dupla ordenada por vaga (Cs 2 SnI 6 ) Apesar de sua perspectiva promissora, os estados de superfície de Cs 2 SnI 6 e sua função permanece amplamente obscura. Assim, um estudo abrangente é necessário para esclarecer essas características do Cs 2 SnI 6 para o design futuro do Cs 2 SnI 6 dispositivos baseados em
Através deste trabalho, a equipe examinou o mecanismo de transferência de carga de Cs 2 SnI 6 com o objetivo de esclarecer a função de seu estado de superfície. Para este propósito, um sistema de três eletrodos foi desenvolvido para observar a transferência de carga através do estado de superfície de Cs 2 SnI 6 . Voltametria cíclica e análises de Mott-Schottky também foram usadas para sondar o estado de superfície de Cs 2 SnI 6 , cujo potencial está relacionado ao seu bandgap.
Acima está o sistema de 3 eletrodos para a observação da transferência de carga através do estado de superfície de Cs2SnI6. Crédito:Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan
Sua análise demonstrou que o estado de superfície de Cs 2 SnI 6 é altamente redox ativo e pode ser efetivamente carregado / descarregado na presença de mediadores redox de iodeto. Além do mais, a preparação de um sistema regenerador de carga baseado em Cs 2 SnI 6 confirmou que a transferência de carga ocorreu através do estado de superfície de Cs 2 SnI 6 .
"No caso de Cs 2 SnI 6 , a transferência de carga ocorreu através do estado de superfície de Cs 2 SnI 6 , "diz HyeonOh Shin no Combined MS./Ph.D em Química na UNIST." Isso ajudará no projeto de futuros dispositivos eletrônicos e de energia, usando perovskitas sem Pb ".
Com base nesta estratégia, a equipe de pesquisa projetou células solares híbridas, usando um Cs 2 SnI 6 com base em regenerador de carga para células solares sensibilizadas com corante orgânico (DSSCs). Essas células solares geram corrente elétrica no processo em que o corante orgânico oxidado retorna ao seu estado original.
Crédito:Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan
“Devido ao alto volume de cargas elétricas em corantes orgânicos que apresentam alta conectividade com o estado de superfície do Cs 2 SnI 6 , mais corrente elétrica foi gerada, "diz Byung-Man Kim, do Departamento de Química da UNIST, outro autor principal deste estudo. "Consequentemente, Cs 2 SnI 6 mostra transferência de carga eficiente com um nível de aceitador de carga termodinamicamente favorável, alcançar um aumento de 79% na densidade da fotocorrente em comparação com a de um eletrólito líquido convencional. "
Este estudo atraiu considerável atenção entre os pesquisadores, enquanto examinava o mecanismo de transferência de carga de Cs 2 SnI 6 com o objetivo de esclarecer a função de seu estado de superfície. Seus resultados sugerem que o estado de superfície de Cs 2 SnI 6 é a principal via de transferência de carga na presença de um mediador redox e deve ser considerada em projetos futuros de Cs 2 SnI 6 dispositivos baseados em
