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Gracias a un láser de rayos-X, científicos observaron por primera vez un destello de energía en perovskita híbrida de plomo, un material con capacidades cristalinas, lo que podría significar una nueva forma de crear energía. Esto, como efecto del movimiento de los polarones, los cuales crean una distorsión alrededor de un electrón con duración de pocos trillones de segundo y luego desaparecen. Debido a ello, los científicos planean investigar a fondo cómo este fenómeno está relacionado con las celdas solares y el desarrollo de materiales con estas capacidades.
Las perovskitas son materiales cristalinos con estructura molecular similar a la perovskita mineral, desde hace una década, científicos comenzaron a incorporarlas en el desarrollo de células solares. Además, la eficiencia de esas células para convertir la luz solar en energía ha crecido constantemente. Esto a pesar de que los componentes de la perovskita tienen gran cantidad de defectos, los cuales pueden inhibir el flujo de corriente.
Actualmente, la perovskita híbrida de plomo ha demostrado en estudios de laboratorio cómo pueden favorecer a la eficiencia energética de las celdas solares. Debido a ello, científicos del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía y Universidad de Stanford usaron un láser de rayos-X para observar y medir directamente la formación de polarones en perovskita híbrida por primera vez.
El líder del estudio e investigador del Instituto Stanford de Materiales y Ciencias de la Energía en SLAC, Aaron Lindenberg, indicó, la idea de los polarones y su evolución ha existido por un largo tiempo. “Pero nuestros experimentos son los primeros en observar directamente la formación de estas distorsiones locales, incluyendo su medida, forma y cómo estas evolucionan”, señaló Lindenberg, quien pudo observar dicho fenómeno gracias a “cámara de electrones” y haces de rayos-X.
De la misma forma, Aaron Lindenberg y su equipo revelaron, la luz gira los átomos alrededor de las perovskitas. Asimismo, midieron la vida útil de los fanones acústicos, ondas sonoras, las cuales llevan el calor a través de los materiales. “Cuando pones una carga en un material golpeándolo con luz, como lo que sucede en una celda solar, los electrones se liberan, y esos electrones libres comienzan a moverse alrededor del material”, explicó Burak Guzelturk, científico del Laboratorio Nacional Argonne del DOE.
Lindenberg explicó, la sustancia entre líquida y sólida de la perovskita híbrida permite a los polarones crearse y crecer. Luego, la perovskita se encuentra rodeada y envuelta por una especie de burbuja de distorsión local, que son los polarones quienes viajan junto a el material. Sin embargo, “todavía queda mucho trabajo por hacer para entender cómo estos procesos afectan las propiedades de estos materiales”, agregó Lindenberg.
Con esta nueva investigación sobre el proceso energético de los polarones alrededor de perovskitas, se abre una nueva posibilidad de crear energía. Con más experimentos y detalles específicos, esta reacción podría ser estudiada para replicarse en sistemas como las celdas solares.