Una nueva investigación muestra una gran promesa para aumentar la eficiencia de las células sanguíneas

Todos los perovskits inorgánicos se comparan bien con sus homólogos híbridos en términos de eficiencia. Crédito: ilustración: Si han ang

Una nueva investigación muestra una gran promesa de las células sanguíneas de perovskita inorgánica para aumentar la eficiencia de las células sanguíneas.

Las perovskitas híbridas orgánicas-inorgánicas ya han mostrado una eficiencia fotovoltaica muy alta, más del 25%. La sabiduría predominante en el campo es que las moléculas orgánicas (que contienen carbono-hidrógeno) de la materia son cruciales para lograr este impresionante desempeño, ya que se cree que suprimen los defectos en la recombinación del portador por defectos.

Un nuevo estudio de UC Santa Barbara Materials muestra no solo que esta suposición es incorrecta, sino también que los materiales inorgánicos tienen el potencial de superar a las perovskitas híbridas. Los hallazgos se publican en el artículo «Perovskitas de haluro inorgánico como candidatos para células sanguíneas eficaces», que aparece en la portada de la revista del 20 de octubre de 2021. Informes celulares Ciencias físicas.

«Para comparar los materiales, realizamos un modelado integral de los mecanismos de reunificación», explicó Xi Zhang, investigador principal del estudio. «Cuando la luz incide sobre el material de las células sanguíneas, los portadores creados por la foto crean electricidad. La reunificación defectuosa destruye algunos de estos transportistas y, en consecuencia, reduce la eficiencia. Por lo tanto, los defectos actúan como asesinos de la eficiencia «.

Para comparar las perovskitas híbridas inorgánicas, los investigadores estudiaron dos materiales prototipo. Ambos materiales contienen átomos de yodo de plomo, pero en un material la estructura cristalina complementa el elemento inorgánico cesio y en el otro la molécula orgánica metilamonio.

Es extremadamente difícil poner en práctica estos procesos, pero los cálculos mecánicos cuánticos de última generación pueden predecir con precisión la tasa de reunificación gracias a una nueva metodología desarrollada por el profesor de UCSB Chris Van de Valle, quien dio crédito a Mark. Turiansky, un estudiante de posgrado del grupo, ayuda a escribir el código para calcular las tasas de reunificación.

«Nuestros métodos son muy poderosos para determinar qué defectos causan la pérdida del portador», dijo Turiansky. «Es emocionante ver cómo se está adoptando el enfoque de uno de los temas más importantes de nuestro tiempo, la producción eficiente de energía renovable».

La realización de las simulaciones mostró que los defectos inherentes a ambas sustancias dan lugar a niveles de recombinación comparables (և relativamente favorables). Sin embargo, la molécula orgánica de perovskita híbrida puede descomponerse. Cuando hay una pérdida de átomos de hidrógeno, las «vacantes» resultantes reducen en gran medida la eficiencia. La presencia de una molécula, por lo tanto, es perjudicial para la eficacia general de la sustancia en lugar de una activa.

Entonces, ¿por qué no se observó esto experimentalmente? Principalmente porque es más difícil cultivar capas de materiales inorgánicos de alta calidad. Tienden a adoptar otras estructuras cristalinas, նպաստ contribuir a la formación de la estructura deseada requiere más esfuerzo experimental. Sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que lograr la estructura deseada es definitivamente factible. Sin embargo, la dificultad explica por qué las perovskitas completamente inorgánicas no han recibido tanta atención hasta la fecha.

«Esperamos que nuestros hallazgos sobre las eficiencias esperadas conduzcan a una mayor actividad en la producción de perovskitas inorgánicas», concluyó Van de Valle.

Referencia. «Todas las perovskitas de haluro inorgánico como candidatas a células sanguíneas eficaces», Xi Zhang, Mark E. Turiansky և Chris G. Van de Valle, 2021 11 de octubre Informes celulares Ciencias físicas.
DOI: 10.1016 / j.xcrp.2021.100604:

El financiamiento para esta investigación fue proporcionado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía, la Oficina de Ciencias Energéticas Básicas. Los cálculos se realizaron en el Centro Nacional de Calculadoras de Investigación Científica de Energía Nacional.