Científicos estadounidenses hacen nuevo descubrimiento sobre eficiencia de perovskita

Un equipo de científicos del SLAC National Accelerator Laboratory, que depende de la Universidad de Stanford y trabaja para el Departamento de Energía de los Estados Unidos, ha podido observar el comportamiento de la luz cuando golpea una película de perovskita y ha descubierto, inesperadamente, que algunos factores podrían explicar las altas eficiencias de conversión ya observadas en los materiales de perovskita e incluso permitir que alcancen eficiencias más elevadas.

Los investigadores han utilizado una poderosa cámara de electrones para observar movimientos atómicos en un prototipo de material de yodo, plomo y metilamonio. “Vimos películas que muestran que ciertos átomos de perovskita responden a la luz en miles de millones de segundos de una manera muy inusual”, dije el coordinador del estudio, Aaron Lindenberg. “Esto puede facilitar el transporte de cargas eléctricas a través del material y aumentar su eficiencia”.

La película de perovskita fue alcanzada antes por un pulso de láser de 40 femtosegundos (un femtosegundo corresponde a la cuadrillonésima parte de un segundo), seguido por un pulso de 300 femtosegundos de electrones altamente energéticos. Esta técnica, llamada difracción electrónica ultrarrápida, permitió al equipo reconstruir la estructura atómica de la película.

“Al repetir el experimento con diferentes plazos de tiempo entre los dos pulsos, obtuvimos una imagen filmada del movimiento de los átomos de plomo y yodo después de que la luz hubiera alcanzado el material”, dijo el coautor del estudio publicado en Science Advances, Xijie Wang. “El método es parecido al grabar una serie de instantáneas ultrarápidas de rayos X, pero los electrones nos dan señales mucho más fuertes y son menos destructivos”.

El equipo pensó que la luz afectaría a los átomos uniformemente, haciendo que se movieran alrededor de sus posiciones originales, pero fueron sorprendidos por lo que encontraron. “Dentro de 10 trillones de un segundo después del pulso del laser, los átomos del yodo giraron alrededor de cada átomo de plomo como si se estuvieran moviendo en la superficie de una esfera con el átomo del plomo en el centro, cambiando cada octaedro de una forma regular a una distorsionada.”

“Este movimiento podría alterar la forma en que se mueven las cargas”, explica el autor principal, Xiaoxi Wu.

Gran parte de la investigación actual sobre las células solares de perovskita se centra en los métodos para reducir la presencia de defectos en el crecimiento de la estructura cristalina. Estos resultados, sin embargo, podrían impulsar la investigación hacia una nueva dirección.