Le perovskiti di Ruddlesden–Popper (RPP) bidimensionali (2D) della forma PEA2Pb1–xSnxI4 possono essere utilizzate come strato attivo sintonizzabile nel fotovoltaico, come strato passivante per fotovoltaici in perovskite 3D o in diodi emettitori di luce. Qui, mostriamo un comportamento di gap di banda non lineare con contenuto di Sn in RPP 2D a fase mista. I calcoli della teoria del funzionale della densità (con e senza accoppiamento spin-orbita) sono impiegati per studiare gli effetti dell'ordinamento a corto raggio di Pb e Sn in composizioni PEA2Pb1-xSnxI4 con x =0, 0,25, 0,5, 0,75, e 1. L'analisi della densità parziale degli stati mostra che il disadattamento energetico degli stati Pb 6s e Sn 5s nel massimo della banda di valenza determina la non linearità del band gap, portando a un parametro di curvatura di 0,35-0,38 eV. Questa ricerca fornisce una visione critica per la progettazione di futuri materiali in perovskite 2D in lega metallica. Le posizioni della discontinuità della banda di energia sintonizzabile possono indicare transizioni intrabanda di interesse per i tecnici dei dispositivi. Credito: Il Journal of Physical Chemistry Letters (2021). DOI:10.1021/acs.jpclett.0c03699
Un'analisi innovativa dei materiali bidimensionali (2D) da parte degli ingegneri dell'Università del Surrey potrebbe dare impulso allo sviluppo di celle solari e LED di prossima generazione.
Le perovskiti tridimensionali si sono dimostrate materiali di notevole successo per dispositivi LED e pannelli solari negli ultimi dieci anni. Un problema chiave con questi materiali, però, è la loro stabilità, con prestazioni del dispositivo che diminuiscono più rapidamente rispetto ad altri materiali all'avanguardia. La comunità ingegneristica ritiene che la variante 2D delle perovskiti possa fornire risposte a questi problemi di prestazioni.
In uno studio pubblicato su Journal of Physical Chemistry Letters , i ricercatori dell'Advanced Technology Institute (ATI) del Surrey spiegano in dettaglio come migliorare le proprietà fisiche della perovskite 2D chiamata Ruddlesden-Popper.
Lo studio ha analizzato gli effetti della combinazione di piombo e stagno all'interno della struttura Ruddlesden-Popper per ridurre la quantità di piombo tossico. Ciò consente anche la messa a punto di proprietà chiave come le lunghezze d'onda della luce che il materiale può assorbire o emettere a livello del dispositivo, migliorando le prestazioni del fotovoltaico e dei diodi emettitori di luce.
Cameron Underwood, autore principale della ricerca e ricercatore post-dottorato presso l'ATI, disse:
"C'è giustamente molta eccitazione per il potenziale delle perovskiti 2D, in quanto potrebbero ispirare una rivoluzione della sostenibilità in molti settori. Riteniamo che la nostra analisi sul rafforzamento delle prestazioni della perovskite possa svolgere un ruolo nel migliorare la stabilità dell'energia solare e dei LED a basso costo".
Professor Ravi Silva, autore corrispondente della ricerca e Direttore dell'ATI, disse:
"Mentre ci allontaniamo dalle fonti di energia fossile verso alternative più sostenibili, stiamo iniziando a vedere usi innovativi e all'avanguardia di materiali come la perovskite. L'Advanced Technology Institute si impegna a essere una voce forte nel plasmare un futuro più verde e più sostenibile nell'elettronica e la nostra nuova analisi fa parte di questa continua discussione".