Nanotechnology Now - Comunicado de prensa: Novedoso diseño de celda electroquímica de perovskita para emisión de luz y detección de luz

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Célula electroquímica integrada de silicio de perovskita de doble función CRÉDITO
OEA

Abstracto:
Una nueva publicación de Opto-Electronic Advances, 10.29026/oea.2023.220154 analiza el diseño novedoso de celdas electroquímicas de perovskita para emisión de luz y detección de luz.

Célula electroquímica de perovskita de nuevo diseño para emisión de luz y detección de luz

Sichuán, China | Publicado el 12 de mayo de 2023

Aunque los dispositivos emisores de luz de perovskita de haluro exhiben propiedades excepcionales como alta eficiencia, alta pureza de color y amplia gama de colores, su integración industrial generalmente sufre de la complejidad tecnológica de la estructura multicapa de los dispositivos junto con la baja estabilidad del calentamiento inducido en funcionamiento. Las celdas electroquímicas emisoras de luz de perovskita de haluro son un tipo novedoso de dispositivo optoelectrónico de perovskita que se diferencia de los diodos emisores de luz de perovskita por una arquitectura monocapa simple. La celda electroquímica emisora de luz de perovskita informada en el papel consta de un sustrato de silicio, una capa de perovskita compuesta única multifuncional (una mezcla de microcristales de perovskita de haluro, matriz de soporte de polímero e iones móviles agregados) y contacto superior de película transparente de nanotubos de carbono de pared simple . Debido a la buena conductividad térmica del silicio, el dispositivo soporta un 40 % menos de calentamiento térmico durante el funcionamiento en comparación con el sustrato de vidrio/ITO convencional. Además, cuando se aplica una polarización positiva al dispositivo, produce una luminancia de más de 7000 cd/m2 a 523 nm (color verde). Cuando se aplica una polarización negativa al dispositivo, funciona como un fotodetector con una sensibilidad de hasta 0.75 A/W (para longitud de onda en las regiones azul o UV), una detección específica de 8.56∙1011 Jones y un rango dinámico lineal de 48 dB. El potencial tecnológico de un dispositivo de este tipo se demuestra mediante la demostración de una pantalla indicadora de 24 píxeles, así como la miniaturización exitosa del dispositivo mediante la creación de imágenes electroluminiscentes con las características más pequeñas de menos de 50 μm.

Las celdas electroquímicas emisoras de luz de perovskita son una alternativa viable a los diodos emisores de luz de investigación de diseño de material de perovskita convencional. Las celdas electroquímicas emisoras de luz de perovskita no solo implican tener una arquitectura y un diseño mucho más simples con una sola capa funcional que reemplaza múltiples capas activas, de separación de carga y de transporte de diodos emisores de luz de perovskita, sino que también las celdas electroquímicas emisoras de luz de perovskita pueden poseer todos propiedades extraordinarias de los LED, como alta eficiencia, alta pureza de color y amplia gama de colores. La razón por la cual las celdas electroquímicas emisoras de luz de perovskita son capaces de hacer eso es completamente diferente del principio de funcionamiento de los LED: cuando se aplica polarización eléctrica al dispositivo, los iones positivos y negativos móviles dentro de la capa de perovskita migran hacia los electrodos correspondientes formando dinámicamente un estructura de pin dentro de la capa de perovskita, que permite una recombinación efectiva de huecos de electrones con emisión de fotones. La investigación exhaustiva sobre varios respaldos a la tecnología LED convencional es una fuente valiosa para diversificar el conjunto de oportunidades industriales.

El dispositivo informado demuestra características excepcionales de emisión y detección de luz ("doble funcionalidad") junto con una mayor durabilidad de calefacción en funcionamiento. Esto es posible debido a la utilización de sustrato de silicio en el diseño de celdas electroquímicas emisoras de luz de perovskita. El material de silicio es uno de los peldaños de la tecnología CMOS (tecnología complementaria de semiconductores de óxido de metal), tecnología utilizada en la fabricación de todos los chips semiconductores, pantallas, etc. paso más cerca de obtener una celda electroquímica emisora de luz de perovskita industrial.

Por último, pero no menos importante, el beneficio de contexto más amplio del diseño del dispositivo informado es su electrodo transparente sin ITO basado en nanotubos de carbono de pared simple. ITO – Óxido de Indio-Estaño- es un material conductor transparente ampliamente utilizado en perovskita fotovoltaica y optoelectrónica. El indio es un elemento agotador y, por lo tanto, la sustitución de ITO por otros materiales basados en elementos abundantes en la tierra ayudaría a superar la deficiencia de indio en la industria.

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El proyecto en cuestión es el resultado de una floreciente colaboración entre la Universidad Alferov y la Universidad ITMO, ambas ubicadas en San Petersburgo (Rusia). El propósito del grupo de investigación del Prof. Ivan Mukhin (Laboratorio de Fuentes de Energía Renovable) de la Universidad de Alferov es ampliar los horizontes de los semiconductores convencionales (semiconductores del grupo Si y III-V) electrónicos y optoelectrónicos con diseños de dispositivos innovadores (electrónicos flexibles y estirables) y con ideas originales en síntesis y fabricación de materiales (aprovechando estructuras de baja dimensión como los nanohilos semiconductores). El grupo de investigación del Prof. Sergey Makarov (Laboratorio de Nanofotónica Híbrida y Optoelectrónica) de la Universidad ITMO no solo se enfoca en la investigación fundamental en el campo de la fotónica de haluro perovskita y la óptica no lineal, sino que también pone un enorme esfuerzo en el desarrollo de fotovoltaica y optoelectrónica. Dispositivos de perovskita, mejora de su estabilidad y su integración industrial.

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Acerca de Compuscript Ltd
Opto-Electronic Advances (OEA) es una revista SCI mensual de alto impacto, de acceso abierto y revisada por pares con un factor de impacto de 8.933 (Journal Citation Reports for IF2021). Desde su lanzamiento en marzo de 2018, OEA ha sido indexada en las bases de datos SCI, EI, DOAJ, Scopus, CA e ICI a lo largo del tiempo y amplió su Consejo Editorial a 36 miembros de 17 países y regiones (índice h promedio 49).

La revista es publicada por el Instituto de Óptica y Electrónica de la Academia de Ciencias de China, con el objetivo de proporcionar una plataforma para investigadores, académicos, profesionales, profesionales y estudiantes para impartir y compartir conocimientos en forma de artículos de investigación teóricos y empíricos de alta calidad que cubren los temas de óptica, fotónica y optoelectrónica.

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Fuente: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=57337

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