Cientistas japoneses descobriram uma nova maneira de detectar a eficiência dos semicondutores de cristal. Pela primeira vez, a equipe usou um tipo específico de espectroscopia de fotoluminescência, uma maneira de detectar luz, para caracterizar os semicondutores. A energia luminosa emitida foi usada como um indicador da qualidade do cristal. Este método culmina potencialmente em diodos emissores de luz (LEDs) e células solares mais eficientes. Adicionalmente, isso poderia inaugurar vários outros avanços na eletrônica.

A pesquisa, publicado em Materiais APL em 31 de julho, 2019, envolve cristais chamados perovskitas de haleto de chumbo - tipos únicos de materiais com estruturas eficientes para o desempenho de células solares. Os cristais consistem em um material orgânico entrelaçado com um inorgânico. As perovskitas são materiais semicondutores que têm muitas aplicações. Eles são mais eficientes e muito mais fáceis e baratos de fazer do que as células solares comerciais padrão.

Além disso, esses cristais promissores também podem levar a novos visores eletrônicos, sensores e outros dispositivos que são ativados pela luz, trazendo maior eficiência a um custo menor para os fabricantes de optoeletrônicos que aproveitam a luz. Além disso, esses cristais têm potencial para coletar energia solar. A maioria das células solares são feitas com cristais de silício, um material relativamente simples e eficaz de processar. Contudo, Dispositivos baseados em perovskita provavelmente oferecem maior eficiência de conversão do que o silício.

"Para maior desenvolvimento de dispositivos baseados em perovskita, é essencial avaliar quantitativamente a eficiência absoluta em cristais de perovskita de alta qualidade sem assumir que qualquer modelo físico predefinido é de particular importância, "disse o autor correspondente, Kazunobu Kojima, Professor Associado da Tohoku University, Japão. "Nosso método é novo e único porque os métodos anteriores se baseavam na estimativa da eficiência por meio de análises de fotoluminescência dependentes de modelo."

Compreender a fotoluminescência é importante para projetar dispositivos que controlam, gerar ou detectar luz, incluindo células solares, LEDs e sensores de luz. Até aqui, essas detecções basearam-se amplamente na modelagem teórica como forma de prever a eficiência de semicondutores baseados em perovskita. Para esta pesquisa, os autores implementaram uma técnica que eles propuseram originalmente em 2016, chamada Espectroscopia de Fotoluminescência Omnidirecional ou "espectroscopia ODPL". O procedimento é sem contato, método não destrutivo de sondar a estrutura eletrônica dos cristais de todas as direções, permitindo-lhes quantificar fácil e rapidamente as propriedades dos cristais.

Uma próxima etapa importante é implementar a espectroscopia ODPL para investigar diferentes tipos de materiais de perovskita. Isso pode levar a uma melhor compreensão dos semicondutores baseados em cristal, bem como de outros mais eficientes. Os autores afirmam que seus estudos futuros se concentrarão em aumentar a eficiência do cristal e garantir que ele seja unificado em todas as áreas de materiais.