Células solares de perovskita: Los defectos atrapan portadores de carga y los liberan de nuevo

Los resultados podrían ayudar a mejorar las propiedades de las células solares de perovskita

11.10.2021 - Alemania

Un nuevo estudio ha investigado cómo interactúan los portadores de carga en los llamados semiconductores MAPI-perovskita con diferentes defectos. Los resultados muestran que una gran proporción de defectos libera rápidamente los portadores de carga atrapados. Estos resultados podrían ayudar a mejorar las propiedades de las células solares de perovskita.

Uno de los materiales más interesantes para las células solares son los llamados semiconductores MAPI. Están formados por cationes orgánicos de metilamonio y octaedros de yoduro de plomo que forman una estructura de perovskita. Las células solares basadas en MAPI han alcanzado eficiencias del 25 % en pocos años. Pero hasta ahora, los semiconductores semiorgánicos siguen envejeciendo rápidamente.

Ahora, por primera vez, un equipo de HZB dirigido por el Dr. Artem Musiienko ha caracterizado con precisión cinco tipos de defectos diferentes y ha medido la interacción entre estos defectos y los portadores de carga.

Utilizando una combinación de métodos de espectroscopia de alta sensibilidad, lograron determinar experimentalmente la concentración, la energía, la sección transversal de captura y el tiempo de captura de carga de los distintos defectos y crear un mapa de los mismos. Mediante el uso de pulsos eléctricos, se aseguraron de que las mediciones no afectaran a la calidad del material.

Los resultados de las mediciones permiten diferenciar de forma fiable el transporte de electrones y agujeros y determinar sus parámetros más importantes: Movilidades, tiempos de vida y longitudes de difusión. "Este trabajo proporciona, por tanto, respuestas a cuestiones que se han debatido durante mucho tiempo en el campo de las células solares de perovskita", afirma Musiienko.

Un hallazgo importante: una gran proporción de los defectos libera de nuevo los portadores de carga capturados al poco tiempo. "Esto puede explicar en parte estas eficiencias particularmente altas de las perovskitas MAPI", dice Musiienko. Estos resultados allanan el camino para optimizar las perovskitas MAPI en términos de concentración de defectos, combinando altas eficiencias con una buena estabilidad.

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Publicación original

Artem Musiienko, Davide Raffaele Ceratti, Jindřich Pipek, Mykola Brynza, Hassan Elhadidy, Eduard Belas, Marián Betušiak, Geraud Delport, and Petr Praus; "Defects in Hybrid Perovskites: The Secret of Efficient Charge Transport"; Advanced Functional Materials (2021):

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