Las celdas solares de perovskita (PSCs) son elogiadas por su alta eficiencia y bajo costo, pero su susceptibilidad a la degradación, particularmente por la humedad, ha sido un impedimento importante para su adopción generalizada. Un avance innovador para superar este desafío es el desarrollo de PSCs con propiedades de autorreparación. Central en esta innovación es el aditivo 1,4-Fenilendiamina Dihidroiyoduro (PDAI), que desempeña un papel fundamental para permitir que las películas de perovskita se reparen a sí mismas, mejorando así la longevidad y fiabilidad del dispositivo.

El concepto de autorreparación en PSCs implica la capacidad del material para recuperarse de daños, como los causados por la exposición al vapor de agua, cuando se devuelve a un entorno adecuado. La investigación ha demostrado que el PDAI, cuando se incorpora a la estructura de perovskita, promueve significativamente esta capacidad de autorreparación. El mecanismo implica la estructura química única del PDAI, que incluye cationes diamonio y un anillo de fenilo aromático. Estos componentes ayudan a crear una película de perovskita más robusta e interconectada.

Cuando una película de perovskita tratada con PDAI se expone a la humedad, puede sufrir un proceso de descomposición reversible. A diferencia de las películas no tratadas que muestran un amarillamiento permanente y pérdida de rendimiento, las películas modificadas con PDAI pueden revertir a su fase de perovskita cristalina negra original al retirarlas del entorno húmedo. Esta recuperación es facilitada por las moléculas de PDAI que permanecen incrustadas en los límites de grano de la perovskita. Estas moléculas actúan como agentes estabilizadores, previniendo la migración iónica irreversible y las vías de degradación que comúnmente plagan las PSCs convencionales.

La literatura científica detalla que la naturaleza diamonio del PDAI permite interacciones más fuertes dentro de la red de perovskita, fijando efectivamente los cationes orgánicos y previniendo su fácil desplazamiento o descomposición cuando se exponen a la humedad. Además, las propiedades electrónicas del anillo de fenilo pueden ayudar a pasivar defectos y reducir el impacto de las cargas atrapadas que a menudo aceleran la degradación. Este efecto combinado significa que, si bien la degradación puede iniciarse, la estructura estabilizada con PDAI está predispuesta a revertir el proceso, demostrando el fenómeno de autorreparación.

Las implicaciones prácticas de esta capacidad de autorreparación son sustanciales. Significa que las PSCs pueden soportar exposiciones accidentales a la humedad y recuperar su rendimiento, reduciendo la necesidad de encapsulación rigurosa y disminuyendo los costos generales del sistema. La capacidad del material de perovskita para repararse a sí mismo es un salto significativo en el desarrollo de soluciones de energía solar verdaderamente duraderas y comercialmente viables. El papel del PDAI en el logro de esta notable propiedad destaca su importancia como un aditivo clave para las futuras generaciones de celdas solares de perovskita de alto rendimiento y larga duración.