p As perovskitas híbridas orgânico-inorgânicas já demonstraram altas eficiências fotovoltaicas de mais de 25%. A sabedoria predominante no campo é que as moléculas orgânicas (contendo carbono e hidrogênio) no material são cruciais para atingir esse desempenho impressionante porque acredita-se que elas suprimem a recombinação de portadores auxiliada por defeitos. p Uma nova pesquisa no departamento de materiais da UC Santa Bárbara mostrou não apenas que essa suposição está incorreta, mas também que os materiais totalmente inorgânicos têm potencial para superar as perovskitas híbridas. Os resultados foram publicados no artigo "Perovskitas de haleto inorgânico como candidatas a células solares eficientes, "que aparece na capa da edição de 20 de outubro da revista Cell Reports Physical Science .

p “Para comparar os materiais, realizamos simulações abrangentes dos mecanismos de recombinação, "explicou Xie Zhang, pesquisador principal do estudo. "Quando a luz incide sobre um material de célula solar, os portadores gerados por foto geram uma corrente; a recombinação em defeitos destrói alguns desses portadores e, portanto, reduz a eficiência. Os defeitos, portanto, agem como assassinos da eficiência. "

p Para comparar perovskitas inorgânicas e híbridas, os pesquisadores estudaram dois materiais de protótipo. Ambos os materiais contêm átomos de chumbo e iodo, mas em um material a estrutura cristalina é completada pelo elemento inorgânico césio, enquanto no outro, a molécula orgânica de metilamônio está presente.

p Classificar esses processos experimentalmente é extremamente difícil, mas cálculos de mecânica quântica de última geração podem prever com precisão as taxas de recombinação, graças à nova metodologia desenvolvida no grupo do professor de materiais da UCSB, Chris Van de Walle, que creditou a Mark Turiansky, um estudante graduado sênior do grupo, com ajudar a escrever o código para calcular as taxas de recombinação.

p "Nossos métodos são muito poderosos para determinar quais defeitos causam a perda da transportadora, "Turiansky disse." É emocionante ver a abordagem aplicada a uma das questões críticas de nosso tempo, ou seja, a geração eficiente de energia renovável. ”

p A execução das simulações mostrou que defeitos comuns a ambos os materiais dão origem a níveis comparáveis ​​(e relativamente benignos) de recombinação. Contudo, a molécula orgânica na perovskita híbrida pode se quebrar; quando ocorre perda de átomos de hidrogênio, as "vagas" resultantes diminuem fortemente a eficiência. A presença da molécula é, portanto, um prejuízo, em vez de um ativo, para a eficiência geral do material.

p Por que, então, isso não foi percebido experimentalmente? Principalmente porque é mais difícil cultivar camadas de alta qualidade de materiais totalmente inorgânicos. Eles têm tendência a adotar outras estruturas cristalinas, e promover a formação da estrutura desejada requer maior esforço experimental. Uma pesquisa recente mostrou, Contudo, que alcançar a estrutura preferida é definitivamente viável. Ainda, a dificuldade explica por que as perovskitas totalmente inorgânicas não receberam tanta atenção até agora.

p "Esperamos que nossas descobertas sobre a eficiência esperada estimulem mais atividades voltadas para a produção de perovskitas inorgânicas, "concluiu Van de Walle.