A perda de portadores de carga nas células solares de perovskita, também conhecida como “recombinação”, segue leis físicas diferentes daquelas da maioria dos semicondutores. Essa é a conclusão após medições que utilizam “fotoluminescência transitória”, um novo método desenvolvido por Thomas Kirchartz e a sua equipa no Instituto de Investigação Energética e Climática (IEK-5) em Forschungszentrum Jülich, na Alemanha.
Quando a luz atinge uma célula solar, os elétrons são liberados de suas ligações e elevados da banda de valência, na qual um buraco de elétron é criado, para a banda de condução. Se esse estado durar o suficiente, os elétrons entram em contato elétrico e liberam energia. No entanto, se voltarem à banda de valência muito cedo, não poderão contribuir para o fluxo atual. Esta recombinação, que é desencadeada principalmente por defeitos na rede cristalina, “é o processo de perda essencial em cada célula solar”, disse Kirchartz.
De acordo com suposições anteriores, a recombinação ocorre principalmente devido a “defeitos profundos” no meio do intervalo de bandas entre as bandas de valência e potência. Esta suposição é provavelmente correta para a maioria dos tipos de células solares, mas foi refutada para células solares de perovskita: durante as medições, a equipe de pesquisa descobriu que os “defeitos superficiais” próximos à banda de valência ou condução são cruciais para a recombinação.
“A causa deste comportamento incomum ainda não foi totalmente esclarecida”, disse Kirchartz. “É razoável supor que defeitos profundos simplesmente não podem existir nestes materiais. Esta restrição também pode ser uma das razões para a eficiência particularmente elevada das células.”
O grupo publicou suas descobertas em “Shallow defects and variable photoluminescence decay times up to 280 µs in triple-cation perovskites”, que foi publicado recentemente na Nature Materials.
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“Mostramos que as características indicativas de defeitos superficiais observados nos filmes nus permanecem dominantes nos dispositivos acabados e, portanto, também são cruciais para a compreensão do desempenho das células solares de perovskita”, disse a equipe de pesquisa.
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