Perovskitas híbridas de haluros para aplicaciones fotovoltaicas, un estudio de los defectos, autoreparación y daños irreversibles

M. DOLORES PEREZ; VICTORIA ALEJANDRA GÓMEZ ANDRADE; WALTER O. HERRERA MARTÍNEZ; CANDELA LÓPEZ PORTO; SOFÍA CORREA; PAULA GIUDICI

Congreso; Solidos 2023; 2023

Las celdas solares basadas en materiales de perovskitas han surgido como una interesante tecnología para la conversión fotovoltaica de espesor nanométrico debido a sus elevadas eficiencias y facilidad de procesamiento que prometen reducidos costos de fabricación. Las perovskitas cristalizan fácilmente formando un sólido iónico con óptimas propiedades ópticas para el aprovechamiento solar (elevado coeficiente de extinción en el rango visible) y excelentes propiedades eléctricas (alta longitud difusional y tiempo de vida de portadores).Debido a su característica iónica, las perovskitas han demostrado gran capacidad de tolerancia al daño mediante mecanismos de autoreparación. La tolerancia al daño frente a defectos inducidos por radiación de alta energía la hace muy eficiente para aplicaciones espaciales donde la exposición a radiación iónica es notable. Películas de perovskitas, MAPbI3, han sido sometidas a radiación de protones de alta energía observando reconstrucción de los granos policristalinos de menos de 100nm debido a la oxidación a PbO que es confirmado por espectroscopía Raman. Sin embargo, este cambio irreversible de la composición química sólo se observa al ser expuestas al aire luego de la irradiación, por lo que la introducción de defectos por iones resulta inocua en la medida que no haya una reacción química competitiva que ocurra a mayor velocidad [1]. La inercia de estos materiales a la radiación lo hacen excelentes candidatos para fabricación de celdas solares para el espacio. Esto fue comprobado mediante la fabricación y medición de la respuesta IV bajo iluminación de las celdas en un ambiente espacial simulado por una cámara de vacío donde la respuesta es invariante con la irradiación [2].Por otro lado, también se evaluó el material durante la medición por espectroscopía Raman. El haz de incidencia del espectrómetro suele ocasionar una zona de “quemado” en la película de MAPbI3. Esta zona presenta una señal vibracional diferencial en forma radial respecto del centro de incidencia del láser de alta potencia. La señal Raman indica que cercana a la zona de incidencia del láser se produce una degradación química fotoinducida que produce cambios irreversibles generando un material robusto e inmune a la exposición prolongada del haz. En la periferia de la zona de incidencia, por otro lado, encontramos una activación térmica que produce un material blando y que rápidamente se degrada hasta sus productos finales.