Nya framsteg inom solcellsteknologi använder polykristallina perovskitfilmer som det aktiva lagret, med en effektivitetsökning på hela 24,2 %. Hybrid organiska-oorganiska perovskiter är särskilt framgångsrika, och de har använts i optoelektroniska enheter inklusive solceller, fotodetektorer, lysdioder och lasrar.

Men ytan på hybridperovskiter är utsatt för ytdefekter, eller ytfällor, där laddningsbärare är fångade i det halvledande materialet. För att lösa detta problem och minska antalet fällor, kristallytan måste passiveras.

Innan användning, perovskiter kan behandlas med kemiska lösningar, ångor och atmosfäriska gaser för att ta bort defekter som gör materialet mindre effektivt. Bensylamin är en särskilt framgångsrik molekyl för detta ändamål. En detaljerad förståelse av de fysikaliska och kemiska mekanismer genom vilka dessa behandlingar fungerar är nyckeln till att öka insamlingen av laddningsbärare i solceller.

I deras artikel i veckans Tillämpad fysik recensioner , författarna beskriver sitt arbete med att testa hybrider av organisk-oorganiska perovskitkristaller behandlade med bensylamin för att undersöka mekanismerna genom vilka kristallens yta passiveras, och fällor tillstånd reduceras.

"Denna molekyl har använts i polykristallina fält i solceller, och människor har visat att solcellerna förbättrades, " sa författaren Maria A. Loi. "Vi ville studera, i ett rent system, varför solcellerna förbättrades och förstå varför att lägga till denna molekyl gör enheterna bättre."

Experimenten visade att bensylamin kommer in i kristallens yta för att skapa en ny, tvådimensionellt material - 2-D perovskit - på ytan av den tredimensionella kristallen. Där 2D-versionen bildas och senare bryter sig loss från ytan, ett terrasserat etsmönster uppstår.

"Huvudsyftet var att passivera ytan för att minska defekttillstånd, " sa Loi. "Till vår förvåning, vi fick reda på att ytan var modifierad, vilket inte var en förväntad mekanism. Människor rapporterar att denna molekyl kan förbättra kvaliteten på enheter, men ingen har rapporterat det i verkligheten, det skapade ett tvådimensionellt lager och kunde också omstrukturera materialet."

Författarna upptäckte också att kombinationen av bensylamin och atmosfäriska gaser är mest effektiv för passivering. Det kan betyda, Loi sa, att det finns mer än en typ av fälltillstånd. Ytterligare undersökning av flera typer av fälltillstånd skulle kunna möjliggöra exakt inställning av mekanismerna som är involverade i att förbereda kristaller för effektiva optoelektroniska enheter.