Un nuevo microscopio revela nuevas características de un prometedor material para celdas solares
El rango de frecuencias al que trabaja este microscopio es único y está muy por debajo del espectro de luz visible, cayendo entre las frecuencias infrarroja y de microondas.
Ames Laboratory
Un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Ames del Departamento de Energía de EE.UU. desarrolló un nuevo microscopio de sonda de barrido para la caracterización de la perovskita ('MAPbI3'). Este es un nuevo tipo especial de semiconductor que transporta una carga eléctrica cuando se expone a la luz visible y que podría reemplazar al silicio en las células solares. La herramienta utiliza ondas de terahercios de frecuencias electromagnéticas para recopilar datos únicos sobre este material, comunicaron este lunes.
El rango de frecuencias al que trabaja este microscopio es único y está muy por debajo del espectro de luz visible, cayendo entre las frecuencias infrarroja y de microondas, además de que la luz de terahercios brilla a través de una punta metálica afilada que mejora las capacidades del microscopio hacia escalas de longitud nanométrica, explicó Richard Kim, científico de Ames.
"Normalmente, si tienes una onda de luz, no puedes ver cosas más pequeñas que la longitud de onda de la luz que estás usando. Y para esta luz de terahercios, la longitud de onda es de aproximadamente un milímetro, por lo que es bastante grande", explicó Kim. "Pero aquí usamos esta punta metálica afilada con un vértice que se afila a una curvatura de radio de 20 nanómetros, y esto actúa como nuestra antena para ver cosas más pequeñas que la longitud de onda que estábamos usando".
El principal desafío de usar 'MAPbI3' en células solares es que se degrada fácilmente cuando se expone a elementos como el calor y la humedad. Según Jigang Wang, científico principal de Ames Lab, el equipo esperaba que 'MAPbI3' se comportara como un aislante cuando lo expusieron a la luz de terahercios, mostrando un bajo nivel de dispersión de la luz.
Sin embargo, el material mostró un comportamiento contrario, como si fuera un conductor metálico. A través de cambios en los niveles de dispersión de la luz, los investigadores mostraron el proceso de degradación del material. Los expertos publicaron recientemente los resultados en ACS Photonics.
"Creemos que el presente estudio demuestra una poderosa herramienta de microscopía para visualizar, comprender y mitigar potencialmente la degradación de los límites de grano, las trampas de defectos y la degradación de los materiales", dijo Wang. "Una mejor comprensión de estos problemas puede permitir el desarrollo de dispositivos fotovoltaicos basados en perovskita altamente eficientes durante muchos años", agregó.
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