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“Celle solari costituite da α-FAPbI3 mostrano un’efficienza di conversione del 25,8% e un gap energetico di 1,48 eV, specifiche altamente desiderabili per le applicazioni nella vita reale. Sfortunatamente, α-FAPbI3 è metastabile a temperatura ambiente e subisce una transizione di fase in δ-FAPbI3. Il gap energetico di δ-FAPbI3 è molto più grande del valore ideale per le applicazioni delle celle solari”, secondo Tokyo Tech, che ha elaborato il meccanismo alla base di una particolare tecnica di stabilizzazione proposta, scambiando alcuni ioni di iodio con ioni tiocianato (SCN-).
“Studi precedenti hanno dimostrato che la sostituzione parziale degli anioni superficiali stabilizza la fase α. Tuttavia, non è chiaro come gli SCN si incorporino nel reticolo della perovskite e aumentino la stabilità interfacciale”, ha affermato Takafumi Yamamoto, che ha guidato la ricerca.
Per la prima volta, secondo Tokyo Tech, il team ha preparato campioni di cristalli singoli e polvere di perovskite pseudo-cubica stabilizzata con tiocianato e uno studio dettagliato ha rivelato la relazione tra le strutture cristalline interne e i difetti mentre il materiale si muoveva tra le sue fasi. .
E questa sostituzione ha effettivamente spostato l’ago della bilancia, così che le regioni di fase δ indesiderate ora si sono convertite nella fase α desiderabile a temperatura ambiente – stabilizzando efficacemente il materiale – qualcosa che è accaduto solo 100°C più caldo nel FAPbI non modificato3 perovskite.
Il nuovo materiale ha mostrato un bandgap di 1,91 eV a temperatura ambiente in un’atmosfera secca.
Questo potrebbe non essere l’ideale per le celle solari, ma la ricerca ha rivelato il meccanismo di stabilizzazione sottostante “che potrebbe rivelarsi vantaggioso per gli scienziati che cercano di sviluppare nuovi materiali per celle solari termodinamicamente stabili con bande proibite ideali”, ha affermato Yamamoto.
Tokyo Tech ha collaborato con la Colorado State University, l’Università di Oxford, il Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology. I risultati sono pubblicati sul Journal of American Chemical Society come “Perovskite pseudo-cubica stabilizzata con tiocianato CH(NH2)2PbI3 da reticoli di difetti colonnari coincidenti.
Una nota per gli interessati dal punto di vista chimico: ‘FA+, la parte formamidinio, è CH(NH2)2+.
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