As perovskitas híbridas xeraron unha grande expectación nos últimos anos porque se presentan como unha alternativa moito máis barata ás actuais tecnoloxías para a fabricación de células solares de lámina delgada (TeCd, CIGS), sen detrimento de eficiencia. Non obstante, a súa comercialización presenta dous problemas fundamentais: adoitan conter chumbo na súa estrutura, un elemento altamente tóxico e incompatible coas "tecnoloxías verdes", e a súa baixa estabilidade, xerando ioduro de chumbo na súa degradación.
Un equipo de científicos, no que participou o Grupo de Optoelectrónica Orgánica da Universidade Rei Juan Carlos e o seu Laboratorio de Caracterización de Dispositivos Orgánicos (LabCADIO), busca unha alternativa menos contaminante para reducir a toxicidade, buscando ademais aumentar a estabilidade final do composto de perovskita híbrida empregado na fabricación dos materiais que conforman as células solares.
"Neste traballo seguimos unha estratexia distinta, empregando bismuto como elemento dopante. O bismuto é un elemento isoelectrónico ao chumbo, é dicir, co mesmo número de electróns de valencia, con radio iónico similar e unha menor toxicidade", explica Carmen Coya, responsable do LabCADIO.
As estratexias que se empregaron noutros ensaios para substituír parcialmente o chumbo por outros elementos como o estaño (Sn2+), o cadmio (Cd2+) ou o calcio (Ca2+), deron lugar a comportamentos fotovoltaicos moito peores que os obtidos en perovskitas baseadas unicamente en chumbo (Pb2+). "Elaboramos un protocolo de dopado conseguindo introducir ata un 5% de bismuto na estrutura cristalina da perovskita", detalla a investigadora da URJC. "Así, mediante técnicas como a difracción de raios X ou a microscopía electrónica de varrido, entre outras, avaliamos os cambios composicionais, morfolóxicos e estruturais", engade. Finalmente, os investigadores puideron caracterizar estes materiais obtendo sorprendentes propiedades ópticas.
Mellor control das propiedades das células solares
Os resultados obtidos, publicados na revista científica Chemistry of Materials, calcularon a cantidade máxima de bismuto que pode substituír parcialmente ao chumbo na célula de perovskita sen chegar a distorsionar a súa rede cristalina, así como o efecto que o bismuto produce na súa estrutura cristalina e nas súas propiedades fotofísicas e de estabilidade en condicións ambientais.
"Interpretamos estes resultados cun modelo que involucra a difusión do bismuto inducida pola luz e posterior a transformación do material a oxiyoduro de bismuto. O efecto final é un sorprendente aumento da estabilidade fronte á irradiación, 1000 veces maior que o material sen dopar", subliña Carmen Coya.
Este estudo bota luz no papel que xoga a difusión dos ións do material no comportamento do dispositivo, o que permitirá un maior control das súas propiedades físicas.
(Fonte: URJC)
