Nuevo material tipo sándwich para células solares perovskitas sin plomo

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Científicos de la Universidad de Purdue en los Estados Unidos han desarrollado nuevos materiales híbridos orgánico-inorgánicos de perovskita que, afirman, son capaces de mejorar la estabilidad térmica de las células solares perovskitas.

Los investigadores describieron las perovskitas híbridas como materiales sándwich en su estudio “Molecular engineering of organic–inorganic hybrid perovskites quantum wells”, que fue publicado en Nature Chemistry. “Las estructuras sándwich son como pozos cuánticos de semiconductores que son ampliamente utilizados hoy en día en muchos dispositivos electrónicos y optoelectrónicos, pero son mucho más fáciles de producir y más tolerantes a los defectos”, dijo Letian Dou, coordinador de la investigación.

Los científicos dijeron que los materiales pueden ser incorporados entre las capas de perovskitas a través de un paso de procesamiento de solución fácil. Desarrollaron una estrategia de diseño de moléculas para reducir la autoagregación o interacción entre las propias moléculas orgánicas, para guiar cómo encajan las moléculas orgánicas en la estructura inorgánica y mejorar las propiedades de las perovskitas.

Explicaron que los materiales orgánicos e inorgánicos no suelen encajar bien entre sí, ya que el lado orgánico del material es más suave, mientras que el material inorgánico es más rígido, lo que hace que el primero se mueva constantemente. “La autoagregación de las moléculas orgánicas conjugadas se suprime mediante la funcionalización con grupos de exigencia estéril y se obtienen pozos cuánticos híbridos de perovskita orgánica monocristalina (de hasta una unidad de grosor celular)”, señalaron los investigadores.

Las transferencias de energía y carga entre capas orgánicas e inorgánicas adyacentes han demostrado ser rápidas y eficientes, debido a la interfaz atómicamente plana y a la distancia entre capas ultra-pequeña de los materiales perovskitas. “Con nuestra nueva tecnología, podemos hacer que los materiales híbridos de perovskita sean intrínsecamente más estables. Al reemplazar el plomo tóxico, estos nuevos materiales son mejores para el medio ambiente y también se pueden usar con seguridad para los sensores bioelectrónicos en el cuerpo”, explicó Dou.

Los científicos están convencidos de que estos nuevos materiales híbridos de perovskita pueden escalarse para su uso comercial, y que sus propiedades de transporte de carga y estabilidad pueden mejorarse aún más.