Influência das fases intermediárias nas propriedades ópticas da perovskita híbrida orgânica-inorgânica CH3NH3Pbl3 - Sanches, Alonso Wollmersheiser Perim (2018)
O uso das perovskitas híbridas orgânico-inorgânico com a fórmula geral ABX3 (A=CH3NH3+, HC(NH2)2+; B=Pb2+, Sn2+; X=I-, Br-, Cl-) como absorvedores de luz se intensificou muito nos últimos anos devido às suas propriedades ópticas e eletrônicas. A alta eficiência de conversão de radiação solar em energia elétrica, o baixo custo de produção e a possibilidade de processamento por solução em baixas temperaturas, favorecem o uso destes materiais em diferentes aplicações eletro-ópticas, incluindo dispositivos fotovoltaicos. Entretanto, este sistema ainda apresenta algumas limitações, como a baixa estabilidade estrutural a longo prazo. Questões envolvendo o mecanismo de formação e degradação desta classe de material, assim como seus processos de condução eletrônica permanecem sob investigação. Neste trabalho, filmes de perovskita CH3NH3PbI3 foram produzidos pelo método de centrifugação em duas etapas, e os efeitos do tratamento térmico e da concentração dos percursores sobre as propriedades ópticas e estruturais foram analisados. O espectro de absorção óptica do filme de PbI2 exibe os diferentes graus de coordenação do PbI2 com o solvente dimetilformamida (DMF). Após a deposição do componente orgânico CH3NH3I (MAI), diluído em isopropanol (IPA), sobre o filme de PbI2, o espectro de absorção óptica continua a apresentar estruturas associadas aos complexos de PbI2/DMF na região de 360 a 520 nm, além da transição característica da perovskita em 760 nm. Na região espectral compreendida entre a absorção dos complexos associados ao PbI2 e da perovskita, é evidenciada absorções de fases ainda não totalmente compreendidas na literatura. Ao adicionar o MAI/IPA, novos complexos podem ser gerados, como por exemplo, a fase (MA)2(DMF)2Pb3I8, recentemente relatada na literatura. Esta fase intermediária foi observada nos difratogramas de raios-X, comprovando os diferentes graus de complexações entre o PbI2, o MAI e os solventes. Análises de raios-X mostram que a intensidade dos picos do PbI2 e da perovskita aumentam com o tempo de tratamento térmico, em detrimento da dissociação desta fase intermediária. É mostrado que a fase intermediária favorece a cristalização da perovskita em estrutura de nanofios. Supõe-se que a ausência de tratamento térmico do filme de PbI2 é determinante para a formação de fases intermediárias. Também foi observado que diferentes razões estequiométricas acarretam em distintas composições de fases, morfologias e propriedades ópticas. É possível que o aumento da concentração de MAI favoreça a formação de fases intermediárias, enquanto o contínuo tratamento térmico leva a dissociação destas fases intermediárias em complexos de PbI2 e perovskita.