p (Phys.org) - Nos últimos anos, células solares de perovskita deram grandes saltos em eficiência, alcançando recentemente a conversão de energia com até 16 por cento de eficiência. Esses dispositivos simples e promissores são fáceis de fazer e são feitos de materiais abundantes em terra, mas pouco trabalho foi feito para explorar sua composição atômica. p Pesquisadores do Laboratório Nacional de Brookhaven e da Universidade de Columbia usaram raios-x de alta energia na Fonte de Luz Síncrotron Nacional (NSLS) para caracterizar a estrutura do iodeto de chumbo de metilamônio (MAPbI3) em óxido de titânio - o material ativo em células solares de perovskita de alto desempenho. Seus resultados são relatados em um artigo publicado online em Nano Letras em 22 de novembro, 2013,

p Pensa-se que as propriedades fotoluminescentes destes materiais dependem sensivelmente do grau de ordem estrutural e defeitos. Para caracterizar a estrutura, os pesquisadores usaram a linha de luz X17A no NSLS para estudar amostras do MAPbI3. A análise da função de distribuição de pares atômicos de dados de difração de raios-X revelou que 30 por cento do material forma uma fase de perovskita tetragonal, enquanto 70 por cento vivem em um estado desordenado. A presença de material desordenado se correlaciona com fortes mudanças nos espectros de fotoluminescência e absorbância.

p Esta estrutura desordenada não foi detectada por técnicas convencionais de difração de raios-X usadas em estudos anteriores. "Espera-se que esta nanoestrutura tenha um impacto significativo nas propriedades optoeletrônicas e no desempenho do dispositivo das perovskitas, "disse Simon Billinge, co-autor do artigo e um físico com uma nomeação conjunta no Laboratório Nacional de Brookhaven e na Universidade de Columbia.

p Por exemplo, a absorção deste material composto, feito de estados ordenados e desordenados, é deslocado para o azul em cerca de 50 meV em comparação com a estrutura cristalina da perovskita em massa. Eles também descobriram que o MAPbI3 desordenado é fotoluminescente, enquanto o material cristalino não.

p Essa nova compreensão da estrutura desses materiais levará a melhores métodos de deposição e processamento que podem aumentar o desempenho e a eficiência das futuras células solares.

p A análise da função de distribuição de pares atômicos de raios-X de alta energia realizada neste artigo será aplicada a uma ampla gama de problemas ainda mais desafiadores na linha de luz XPD-2 (PDF) de alto brilho no NSLS-II.