Científicos rusos estudian el potencial de los solvatos cristalinos para aumentar la eficiencia de las células de perovskita

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Las nuevas perovskitas creadas orgánicas-inorgánicas son un tipo de elemento fotoactivo que reacciona a la luz. Investigadores han descubierto un grupo completo de compuestos formado cada uno de ellos por un solvato cristalino. En estos compuestos, las moléculas de los solventes de los componentes anteriores se han creado dentro de su estructura. Entonces, partiendo de esa solución de los componentes precipitados disueltos, se forma una película de perovskita cristalina.

Los científicos seleccionaron y observaron tres compuestos intermedios que son solvatos cristalinos de uno de los dos solventes más usados en la creación de baterías solares de perovskita. Uno de esos dos componentes había creado por primera vez una estructura de cristal.

“Hemos hallado que la formación de compuestos intermedios es uno de los factores claves que determina las propiedades funcionales de la capa final de perovskita debido a los cristales de perovskita inherentes a la forma de estos compuestos. Este hecho influye en la morfología de la película y en la eficiencia de la célula solar. Esto es especialmente importante cuando se crean películas finas de perovskita porque la forma filiforme o de aguja de los cristales provocará que la película sea discontinua, lo que reducirá significativamente la eficiencia de la célula solar”, dijo Alexey Tarasov, Director del Laboratorio de nuevos materiales para la energética solar y principal investigador del proyecto.

No obstante, estos compuestos intermedios son inestables, así que los científicos usaron radiación de sincotrón y bajas temperaturas para enfriar el cristal a -173°C.  La congelación permitió a los científicos frenar la descomposición de los cristales y realizar las mediciones necesarias para determinar la estructura de los solvatos. Además, los científicos han investigado la estabilidad térmica de los compuestos obtenidos y han podido calcular la energía de su formación usando modelos de química cuántica. Conocer la formación energética ayuda a explicar por qué se forman cristales cuando se usan solventes diferentes.

También han aprendido que el ratio de reactivos de la solución determina de manera específica qué compuesto intermedio se formará en el proceso de cristalización. La forma de los cristales de perovskita obtenidos está determinada por la estructura del cristal del compuesto intermedio, que define la estructura de la capa que absorbe al luz. También las características de la batería solar que se genera está influenciada por esta estructura.

Los resultados del estudio se han publicado en la revista Journal of Physical Chemistry C.