Últimas noticias sobre la captación de electrones en perovskitas

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Los electrones calientes -también conocidos como portadores calientes- tienen una alta energía cinética que, en un semiconductor, puede tener el efecto no deseado de permanecer atrapados en áreas del dispositivo donde no deberían estar. Esto puede dar lugar a la formación de una carga espacial que degrada el dispositivo o lo hace inestable.

La cosecha de estos portadores calientes podría dar lugar a una mayor tensión de la célula y, por lo tanto, a una mayor eficiencia del dispositivo. Sin embargo, los electrones calientes son producidos por fotones con una energía superior a la “brecha de banda” del semiconductor y se desperdician en forma de calor muy rápidamente.

Investigadores de la Universidad de Groningen de los Países Bajos y de la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur, han descubierto un material que, según ellos, podría captar el exceso de energía producido por los electrones calientes para poder contribuir a la tensión de los dispositivos semiconductores.

El resultado se logró usando una perovskita con un material aceptador de electrones calientes, según los científicos. Combinaron un semiconductor perovskita híbrido orgánico-inorgánico con el compuesto orgánico batofenantrolina (bphen). Este último es un material con un espacio de banda lo suficientemente grande como para captar la energía de los electrones calientes. “Esto significa que los electrones calientes deben ser transportados a este material antes de perder su energía”, escribieron los investigadores.

Mejor opción

Los científicos dijeron que los electrones calientes fueron creados en las perovskitas con niveles de energía justo por encima de la banda de bphen sin electrones excitantes en el compuesto orgánico. A diferencia de las nanopartículas de uso común, que pueden cosechar electrones calientes ralentizando la pérdida de energía, el material de perovskita a granel utilizado no necesitaba ralentizar los electrones.

Los experimentos mostraron, según los investigadores, que los electrones calientes del semiconductor de la perovskita eran fácilmente absorbidos por el bphen. “Los electrones calientes se captaron sin ningún truco”, declaró el grupo. Los científicos observaron el comportamiento de los electrones después de excitarlos usando un láser.

El siguiente paso en la investigación es la construcción de un semiconductor utilizando los materiales estudiados. Los investigadores agregaron que se necesitará más energía para superar una barrera en la interfaz entre los dos materiales.

Las investigaciones realizadas en la Universidad de Groningen el año pasado indicaron que los cálculos teóricos habían demostrado que la eficiencia máxima de las células solares híbridas-perovskitas podría aumentar del 33% al 66% si se pudieran cosechar electrones calientes.