Las perovskitas híbridas orgánicas-inorgánicas tienen un alto potencial como materiales fotovoltaicos para el aprovechamiento de la energía solar. Estudios recientes proponen que las disposiciones atómicas en las interfaces en las películas delgadas policristalinas de perovskitas híbridas de haluros metálicos tienen un impacto sustancial en las propiedades electrónicas y la estabilidad a largo plazo de las celdas solares. Sin embargo, no se había presentado información detallada a escala atómica de la naturaleza de las fronteras de grano.
Un grupo de investigadores del Reino Unido logró desentrañar las estructuras a nivel atómico de películas delgadas de tri-yoduro de plomo de formamidinio (CH(NH2)2PbI3, FAPbI3) y de metilamonio (CH3NH3PbI3, MAPbI3), empleando la microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM) con bajas dosis de radiación electrónica (< 200 e Å-2) y la técnica de imagen de campo oscuro anular de ángulo-bajo (LAADF, del inglés low-angle annular dark field).
Las imágenes revelaron una disposición atómica altamente ordenada en las fronteras de grano agudas e interfaces coherentes de perovskita/PbI2, con una sorprendente ausencia de desorden de largo alcance en el cristal. Descubrieron que la degradación de la perovskita, inducida por el haz, conduce a una pérdida inicial del catión formamidinio [CH(NH2) 2+], dejando una red de perovskita parcialmente desocupada, lo que explica las inusuales propiedades regenerativas de estos materiales. Encontraron que el PbI2 agregado en exceso, permanece en las películas y actúa como semilla durante el crecimiento de la perovskita, con pequeños desacoples de red y bajas tensiones.
Los hallazgos proporcionan una comprensión a nivel atómico de las perovskitas de haluro de plomo tecnológicamente importantes y permite el diseño específico de métodos para eliminar defectos y optimizar las interfaces en estos materiales.
Los resultados fueron publicados en Science
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