p Cientistas do HZB imprimiram e exploraram diferentes composições de perovskitas halogenadas à base de césio (CsPb (Br _x eu _{1 − x} ) ₃ (0 ≤ x ≤ 1)). Em uma faixa de temperatura entre a temperatura ambiente e 300 Celsius, eles observam transições de fase estruturais influenciando as propriedades eletrônicas. O estudo fornece um método rápido e fácil para avaliar novas composições de materiais perovskita, a fim de identificar candidatos para aplicações em células solares de filme fino e dispositivos optoeletrônicos. p As perovskitas de haleto híbrido (ABX3) surgiram em apenas alguns anos como novos materiais altamente eficientes para células solares de filme fino. O A representa um cátion, uma molécula orgânica ou algum metal alcalino, o B é um metal, na maioria das vezes Chumbo (Pb) e o X é um elemento haleto, como o brometo ou o iodeto. Atualmente, algumas composições alcançam eficiências de conversão de energia acima de 25%. O que é mais, a maioria dos filmes finos de perovskita podem ser facilmente processados ​​a partir da solução em temperaturas de processamento moderadas, o que é muito econômico.

p Eficiências recordes mundiais foram alcançadas por moléculas orgânicas como metilamônio (MA) como o cátion A e Pb e Iodo ou Brometo em outros locais. Mas essas perovskitas orgânicas ainda não são muito estáveis. As perovskitas inorgânicas com césio no local A prometem maiores estabilidades, mas compostos simples, como CsPbI ₃ ou CsPbBr ₃ ou não são muito estáveis ​​ou não fornecem as propriedades eletrônicas necessárias para aplicações em células solares ou outros dispositivos optoeletrônicos.

p Agora, uma equipe do HZB explorou composições de CsPb (Br _x eu _1-x ) 3, que fornecem intervalos de banda óptica sintonizáveis ​​entre 1,73 e 2,37 eV. Isso torna essas misturas realmente interessantes para aplicações de células solares de múltiplas junções, em particular para dispositivos tandem.

p Para a produção, eles usaram um método recentemente desenvolvido para imprimir filmes finos de perovskita combinatória para produzir variações sistemáticas de (CsPb (BrxI _1-x ) ₃ filmes finos em um substrato. Para alcançar isto, duas cabeças de impressão foram preenchidas com CsPbBr ₂ I ou CsPbI ₃ e então programado para imprimir a quantidade necessária de gotículas de líquido no substrato para formar uma película fina da composição desejada. Após o recozimento a 100 Celsius para expulsar o solvente e cristalizar a amostra, eles obtiveram faixas finas com diferentes composições (mostradas na foto).

p Com uma fonte especial de raios-X de alta intensidade, o jato de metal líquido no laboratório LIMAX em HZB, a estrutura cristalina do filme fino foi analisada em diferentes temperaturas, variando da temperatura ambiente até 300 Celsius. "Descobrimos que todas as composições investigadas se convertem em uma fase de perovskita cúbica em alta temperatura, "Hampus Näsström, Ph.D. Aluno e primeiro autor da publicação explica. Ao esfriar, todas as amostras transitam para as fases de perovskita distorcida tetragonal e ortorrômbica metaestáveis, que os tornam adequados para dispositivos de células solares. "Isso provou ser um caso de uso ideal de XRD in-situ com a fonte de raios-X de alto brilho baseada em laboratório, "Roland Mainz, chefe do laboratório LIMAX, acrescenta.

p Uma vez que as temperaturas de transição para as fases desejadas diminuem com o aumento do teor de brometo, isso permitiria reduzir as temperaturas de processamento das células solares de perovskita inorgânica.

p "O interesse por esta nova classe de materiais solares é enorme, e as possíveis variações composicionais próximas do infinito. Este trabalho demonstra como produzir e avaliar sistematicamente uma ampla gama de composições, "diz a Dra. Eva Unger, que lidera a formação e dimensionamento de materiais híbridos do Young Investigator Group. Dr. Thomas Unold, O chefe do grupo Combinatorial Energy Materials Research concorda e sugere que "este é um excelente exemplo de como abordagens de alto rendimento em pesquisa poderiam acelerar enormemente a descoberta e otimização de materiais em pesquisas futuras."