Factores de estabilidad para perovskitas empleadas en celdas solares

Abstract

"Uno de los principales retos de la humanidad es satisfacer la demanda energética. La energía solar constituye una fuente de energía renovable y sustentable. Entre los semiconductores empleados en las celdas solares fotovoltaicas se encuentran las perovskitas. Las perovskitas se obtienen como películas delgadas en condiciones suaves de síntesis, a bajo costo, y tienen eficiencias de conversión de la energía solar de hasta 22%, sin embargo, presenta problemas de estabilidad en presencia de agua y de toxicidad. Tienen una estructura haluro órgano-metálica, ABX3. A y B son dos cationes: uno orgánico monovalente A+ , en tanto que B2+ representa un catión divalente metálico y X es un anión de halógeno. El catión A ocupa la posición central, y el B los vértices del cubo, rodeado por un octaedro X6. La perovskita más estudiada es el plomo yoduro de metilamonio CH3NH3PbI3. Para mejorar la estabilidad del plomo yoduro de metilamonio, así como para reducir la toxicidad se propusieron análogos a través de las sustituciones A = [NH4]+, [NH3OH]+, [NH3NH2]+,[(CH2)3NH2]+, [CH(NH2)2]+, [C3N2H5], [(CH3)2NH2]+, [NC4H8]+, [(CH3CH2)NH3]+, [(NH2)3C]+, [(CH3)4N]+,[(HN)(CH2)3S]+, [C7H7]+, Cs+, MA+, FA+, Rb+, K+ y sustituir el Pb por B = Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mn2+,Fe2+, Co2+, Ni2+, Pd2+, Pt2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Ge2+, Sn2+, Eu2+,Tm2+, Yb2+. Se emplearon criterios geométricos, factor de tolerancia de Goldschmidt, para reducir la lista de los análogos, resultando al menos 10 combinaciones diferentes viables."