An exploration of the role of acetamidinium substitutionin methylammonium lead iodide perovskites

Halide perovskite (HP) versatility for optoelectronic and electro-chemical applications is mainly due to their ability to engineercation mixtures at the A-site within the ABX3 stoichiometry.Acetamidinium (AC) is a common cation used in these mixedcompositions, but its effects on the material’s properties havenot been addressed in detail. In this work, prototypical methyl-ammonium lead iodide (MAPbI3 ) compositions partially substi-tuted with ACþ are synthesized and analyzed for structural,electrical, optoelectronic, and stability properties. Results reveala solubility limit of around 10% AC, lower than encounteredin the literature, with slight effects on the phase transitiontemperatures. As expected, substitution with AC significantlyreduces electronic conductivity and I–V hysteresis but only mar-ginally increases the bandgap energy. Contrary to literatureresults, light-accelerated degradation tests show that AC incor-poration does not significantly enhance the materials’ stability.Among several reasons, this might be related to weak interactionsbetween AC cations and the inorganic framework. This studyestablishes the effects of AC substitution in halide perovskitesand provides insights into optimizing A-site compositions foroptoelectronic and electrochemical applications.

Palavras-chave

Cetamidinium Electrical properties Halideperovskites Methylammonium lead iodide Stability anddegradation

Idioma

Inglês

Citação

MINUSSI, Fernando Brondani; SANTOS, Rafaela Coutinho de Oliveira; TEIXEIRA, Marco Antonio de Mello; SILVA JUNIOR, Rogério Marcos; ARAÚJO, Eudes Borges. An Exploration of the Role of Acetamidinium Substitution in Methylammonium Lead Iodide Perovskites. Chemphyschem, Weinheim, 000202500259, p. 1-10, 23 nov. 2025. http://dx.doi.org/10.1002/cphc.202500259.

URI

https://hdl.handle.net/11449/318448

Coleções

Ilha Solteira - FEIS - Faculdade de Engenharia

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(biblioteca unesp, 2025-12-12)

Santos, Rafaela Coutinho de Oliveira

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Araújo, Eudes Borges de

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Araújo, Eudes Bordes de

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Reynoso, Victor Ciro Solano

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Zabotto, Fabio Luis

As perovskitas de haleto constituem uma classe de materiais cerâmicos semicondutores com propriedades físicas e químicas relevantes para aplicações em células solares e dispositivos optoeletrônicos e eletroquímicos. Apesar dos avanços recentes, a instabilidade intrínseca, associada à arquitetura cristalina, e extrínseca, relacionada à degradação por umidade, oxigênio, luz e calor, ainda demanda investigação. A substituição de cátions orgânicos-inorgânicos no sítio A tem sido associada à melhoria da estabilidade estrutural; contudo, parâmetros como raio iônico efetivo, número de ligações N–H e dipolo elétrico influenciam a rede cristalina, afetando separação de cargas, simetria cristalina, defeitos e transporte iônico. Este trabalho objetiva determinar características físicas e químicas de perovskitas à base de iodeto de chumbo e metilamônio, com substituição parcial do cátion acetamidínio no sítio A. Foram sintetizadas seis amostras por solução sólida via rota mecanoquímica, contendo 0%, 4%, 8%, 12%, 16% e 20% de acetamidínio, cada. As amostras foram moldadas em pastilhas e sinterizadas a 120 °C por 120 minutos. Realizaram-se caracterizações estrutural, microestrutural, térmica e elétrica, além de ensaios de degradação acelerada induzida por luz. Resultados de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura indicaram limite de solubilidade do cátion próximo de 10%. As temperaturas de transição de fase mostraram-se pouco afetadas pela substituição. A espectroscopia no infravermelho via transformada de Fourier indicou fraca interação do cátion com a estrutura inorgânica. Após degradação, análises de raios X e espectroscopia por energia dispersiva não evidenciaram melhora significativa da fotoestabilidade. As curvas de corrente elétrica em função da tensão elétrica indicaram atenuação da migração de íons de iodo, enquanto medidas de densidade de corrente e espectroscopia no ultravioleta-visível mostraram redução da condutividade eletrônica e pouca variação do bandgap, respectivamente.