Sebbene esistano diversi approcci di fabbricazione, la deposizione in due fasi è una delle principali tecniche sperimentali ora utilizzate per rendere efficiente, PSC stabili, soprattutto su scala industriale. Il processo prevede prima la deposizione di ioduro di piombo (PbI2) e quindi l'aggiunta di sali di alogenuro di cationi monovalenti come ioduro di metilammonio (MAI) e ioduro di formamidinio (FAI) per convertirlo in perovskite.

Sebbene questa deposizione in due fasi sia migliore di altre opzioni, è difficile mantenere alte prestazioni riproducibili e stabilità a lungo termine durante la scalabilità, principalmente a causa della mancanza di controllo sul processo di fabbricazione. È quindi essenziale comprendere il meccanismo alla base della cristallizzazione dell'alogenuro perovskite a livello atomico.

Nel documento "Una dinamica molecolare combinata e studio sperimentale del processo in due fasi che consente la formazione a bassa temperatura di α-FAPbI3 a fase pura, "gli autori hanno scelto di studiare, a tal fine, la fabbricazione in due fasi di metilammonio piombo ioduro (MAPbI3) e formamidinio piombo ioduro (FAPbI3).

Mentre il primo è un sistema ben studiato, quest'ultimo è stato scelto per le caratteristiche interessanti tra cui un bandgap ∼1,45-eV, mobilità dei vettori ad alto costo, e stabilità termica superiore che appare nel suo polimorfo α-FAPbI3. Il problema con questa perovskite, tuttavia, è che la fase α è metastabile e la transizione di fase termodinamica richiede temperature elevate di circa 150 gradi Celsius. Lo studio combinato sperimentale e teorico, pubblicato nel numero del 23 aprile di Progressi scientifici, scoperto i dettagli microscopici del processo di cristallizzazione, aprendo la strada alla scoperta di un percorso a bassa temperatura per la fabbricazione del materiale.

Mentre precedenti ricerche sperimentali su MAPbI3 hanno rivelato che il processo in due fasi avviene tramite l'intercalazione dei cationi MA+ negli strati di PbI2 seguita da una trasformazione nella struttura della perovskite tramite fasi intermedie, gli esperimenti non sono riusciti a risolvere la natura di queste fasi intermedie oa chiarire il meccanismo atomistico sottostante. Utilizzando un'indagine di dinamica molecolare (MD) basata su una tecnica di campionamento avanzata chiamata metadinamica (WTMetaD), il team ha scoperto che tale trasformazione avviene attraverso una sequenza di intermedi. I risultati teorici erano in linea con gli esperimenti, incoraggiando i ricercatori a indagare se un processo simile fosse anche alla base della trasformazione di α-FAPbI3. Partendo da simulazioni, hanno scoperto che un processo in due fasi è effettivamente possibile a temperature più basse in questo materiale. Una serie di esperimenti con raggi X e film sottile in situ ha quindi confermato questo risultato e ha consentito la formazione a bassa temperatura di film sottili α -FAPbI3 puri in fase.