Een goede tien jaar geleden, onderzoeksteams ontdekten de klasse van semi-organische halide perovskieten, die nu een snelle carrière maken als nieuwe materialen voor zonnecellen. De gemengde organisch-anorganische halfgeleiders behaalden binnen enkele jaren een efficiëntie van meer dan 25 procent. Ze ontlenen hun naam aan hun basisstructuur, die sterk lijkt op die van het mineraal perovskiet (CaTiO ₃ ), maar bevat andere componenten:halogenide-anionen, loodkationen en organische moleculaire kationen.

In het geval van de belangrijkste verbinding van de klasse, methylammonium loodjodide CH ₃ NH ₃ PbI ₃ (meestal afgekort als MAPI), die hier ook werd bestudeerd, de moleculaire kationen zijn methylammoniumkationen en de anionen zijn jodide-anionen. Hoewel alleen al in 2019 meer dan 4000 publicaties over halideperovskieten zijn verschenen, het is nog niet mogelijk geweest om hun structuur volledig te begrijpen. In het geval van MAPI werd dit toegeschreven, onder andere, aan het feit dat ze worden geproduceerd als polykristallijne films bij verhoogde temperatuur en werd aangenomen dat twinning optreedt wanneer ze worden afgekoeld tot kamertemperatuur.

De vorming van een tweeling is complex en kan de materiaaleigenschappen aanzienlijk veranderen. Het is daarom spannend om dit proces nader te onderzoeken. "We hebben MAPI nu bij kamertemperatuur gekristalliseerd en de aldus gevormde kristallen geanalyseerd met de Laue-camera Falcon op BER II, " zegt Dr. Joachim Breternitz, HZB. Samen met zijn collega's Prof. Susan Schorr en Dr. Michael Tovar, hij kon uit de gegevens bepalen dat kristallen die bij kamertemperatuur zijn gegroeid, ook tweelingen vormen. Dit geeft een nieuw inzicht in het kristallisatie- en groeiproces van MAPI. "Onze resultaten geven aan dat de kristallisatiekernen een hogere symmetrie hebben dan de bulkkristallen, ", legt Breternitz uit.

Met deze inzichten de synthese van de technologisch belangrijke dunne films kan specifiek worden geoptimaliseerd.

De neutronenbron BER II heeft neutronen geleverd voor onderzoek tot de geplande sluiting in december 2019. "Dit was een van onze laatste experimenten bij FALCON op BER II en ik hoop dat we tot het einde een nuttige bijdrage hebben kunnen leveren, ", zegt Breternitz.