Le perovskiti di ioduro di piombo ibrido organico-inorganico sono universalmente riconosciute come materiali fotovoltaici (PV) molto promettenti. Sebbene le eccezionali prestazioni fotovoltaiche vengano continuamente segnalate, manipolare queste perovskiti ibride per proprietà optoelettroniche straordinarie con una maggiore stabilità strutturale intrinseca diventa un'attenzione crescente. La natura morbida delle perovskiti ad alogenuri organici-inorganici rende il loro reticolo particolarmente sintonizzabile a stimoli esterni come pressione, offrendo un modo efficace per modificare la loro struttura per straordinarie proprietà optoelettroniche. Però, questi materiali morbidi nel frattempo presentano una caratteristica generale che anche una pressione molto lieve porterà a una dannosa distorsione del reticolo e indebolirà l'interazione critica luce-materia, innescando così il degrado delle prestazioni.

Un team di ricerca internazionale guidato da scienziati del Centro per la ricerca avanzata sulla scienza e la tecnologia ad alta pressione (HPSTAR) ha riportato uno studio completo sugli isotopi ad alta pressione sulle perovskiti ibride. Con loro sorpresa, hanno osservato che il disturbo reticolare guidato dalla pressione può essere significativamente soppresso tramite l'effetto dell'isotopo dell'idrogeno, che è cruciale per migliori proprietà ottiche e meccaniche che prima erano irraggiungibili. Mediante analisi in situ basata su neutroni/sincrotrone e caratterizzazioni ottiche, un notevole miglioramento della fotoluminescenza (PL) di tre volte è convinto nel CD deuterato ₃ ns ₃ PbI ₃ , che mostra anche una robustezza strutturale molto maggiore con PL conservabile dopo il ciclo di compressione-decompressione ad alta pressione di picco.

I ricercatori hanno anche proposto una comprensione a livello atomico della forte correlazione tra il sottoreticolo organico e la struttura ottaedrica di ioduro di piombo e la fotonica strutturale, dove il CD meno dinamico ₃ ns ₃ ⁺ i cationi sono vitali per mantenere l'ordine cristallino a lungo raggio attraverso interazioni steriche e coulombiane. Inoltre, il risultato delle indagini relative al dispositivo mostra il CD ₃ ns ₃ PbI ₃ La cella solare a base di celle ha prestazioni fotovoltaiche paragonabili a quelle di un CH ₃ NH ₃ PbI ₃ dispositivo basato su, ma mostra un comportamento di degradazione notevolmente più lento, rappresentando così un paradigma suggerendo materiali perovskite funzionalizzati con isotopi per un migliore material-by-design e un'applicazione fotovoltaica più stabile.