Uma nova técnica chamada nanoprova de raios-X de fluorescência permitiu que os cientistas observassem os mecanismos de degradação na operação de nanoescala em um material de perovskite híbrido à base de chumbo.
A equipe trabalhou com um composto de metilamônio, chumbo e brometo, que contém íons negativos de bromo. Tal como acontece com outros materiais de perovskite, a estrutura de cristal contém vários espaços, para os quais durante muito tempo foi teorizado que podem permitir que os íons se movam dentro do material quando a tensão é aplicada.
A instabilidade inerente de muitos materiais de perovskite tornou difícil o estudo, uma vez que muitas técnicas microscópicas rapidamente causam danos ao material ou não podem ver além da superfície. No entanto, com a nanoprova de fluorescência de raios X, os pesquisadores conseguiram medir e criar mapas de alta resolução dos átomos que compõem o material.
Esses mapas revelaram que os iões de bromo migraram de áreas carregadas negativamente para cargas positivas. Depois disso, a iluminação a laser de perovskite revelou que as áreas com maiores concentrações de bromo tinham fotoluminescência até 180% mais fortes do que as áreas com íons de bromo empobrecidos.
“Observamos que os iões de bromo migram em minutos e vemos que as áreas ricas em bromo resultantes podem se tornar melhores células solares, enquanto o rendimento se degrada em áreas pobres em bromo”, disse David Fenning, professor de nanotecnologia no UCSD. “A migração de íons afeta o desempenho do material absorvente de luz. Limitar isso pode ser uma chave para melhorar a qualidade dessas células solares “.
Armado com esse conhecimento, Fenning e sua equipe trabalharão agora em métodos para limitar a migração iônica e aplicar seus conhecimentos a outros materiais de perovskite. O UCSD aponta para diferentes métodos para cultivar cristais de perovskite híbridos e reduz o número de defeitos dentro da estrutura como forma provável de conseguir isso.
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