Dopantes orgánicos para una perovskita estable

Share

La adición de ciertos materiales orgánicos – aquellos con partículas “de la forma y volumen correctos” – podría ayudar a aumentar la estabilidad de las células solares perovskitas, según un estudio publicado por científicos de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) de Arabia Saudí.

La estabilización de las células solares perovskitas resolvería un problema clave que impide la comercialización de la prometedora tecnología y podría proporcionar una solución más completa que otros enfoques que se centran en la gestión de la inestabilidad inherente del perovksite en la atmósfera mediante su encapsulamiento. Otro estudio reciente, de la Universidad de Rice en los Estados Unidos, encontró que añadir indio en una perovskita totalmente inorgánica limitaba los defectos y mejoraba la estabilidad.

Utilizando modelos computacionales, el grupo KAUST adoptó un enfoque diferente para gran parte de la investigación sobre la estabilización de perovskitas, examinando el papel del hidrógeno y la unión halógena en el material, en lugar de centrarse en una unión covalente más fuerte.

En el mix

La modelización del grupo KAUST, descrita en un artículo en Advanced Energy Materials, demostró que la adición de dopantes orgánicos a la mezcla en una perovskita de halogenuros de plomo formamidinio (FA) servía para aumentar la estabilidad de la estructura. Con los dopantes, el AF podría unirse más fuertemente al “esqueleto” inorgánico del material.

El grupo encontró que los compuestos con átomos o iones de cloro enlazados covalentes y no covalentes podrían ser especialmente efectivos para ayudar a suprimir las “migraciones X” – movimientos dañinos en los materiales de haluros. Según Udo Schwingenschlögl, profesor de física aplicada de KAUST, el descubrimiento podría mejorar el rendimiento de las células solares perovskitas, así como su estabilidad.

“Nuestra motivación era aplicar nuevos métodos computacionales a uno de los problemas más candentes en el campo de las células solares perovskitas”, dijo Aleksandra Oranskaia, estudiante de doctorado de KAUST y autora principal del trabajo. “Demostramos que el dopaje con cationes orgánicos de volumen y forma correctos – los que se unen más fuertemente que el FA[formamidinio] al esqueleto inorgánico a través del hidrógeno y la unión halógena – puede estabilizar el material”.

El grupo buscará ahora expandir su estudio sobre los efectos de la adhesión no covalente en la estabilidad a una gama más amplia de materiales de células solares.