Síntese e propriedades elétricas de perovskitas de iodeto de chumbo e metilamônio - Minussi, Fernando Brondani (2019)
Nos últimos anos, grande atenção tem sido dada ao desenvolvimento de células solares com o iodeto de chumbo e metilamônio (MAPbI3) em virtude de suas excelentes propriedades fotovoltaicas. Apesar de altas eficiências de conversão de energia terem sido atingidas com essas células, a síntese desse material e algumas de suas características elétricas permanecem em estudo. No presente trabalho, mostrou-se que a síntese desse material na forma de filmes finos via spin-coating deve ser executada preferencialmente com soluções precursoras de dimetilsulfóxido depositadas sobre platina, com maiores tempos e temperaturas de secagem e aumento da taxa de remoção do solvente. Por sua vez, pastilhas de MAPbI3 tiveram condições ótimas de sinterização a 120°C por 2h. O material foi caracterizado em termos de suas propriedades elétricas por meio da espectroscopia de impedância, com tensões de frequências na faixa de 300 Hz a 1 MHz e temperaturas no intervalo entre 100 e 430K, tendo sido observada uma histerese entre o aquecimento e o resfriamento nos comportamentos da permissividade elétrica, impedância, módulo elétrico e condutividade elétrica, que se mostraram sensíveis à temperatura e às frequências da tensão de teste. Ainda, foram observadas alterações dessas propriedades elétricas associadas às transições de fase, cujas temperaturas em que ocorrem se mostraram independentes da frequência da tensão. A fim de separar os efeitos diferenciados dos grãos e contornos de grão nas propriedades elétricas do MAPbI3, propôs-se um circuito equivalente que se mostrou eficiente para descrever o comportamento experimental do módulo elétrico e da impedância em função da frequência para temperaturas entre 300 e 430K. Os resultados indicam que a permissividade elétrica do MAPbI3 é dominada pela permissividade dos contornos de grão, enquanto a condutividade é comandada pelos contornos de grão sobretudo em baixas frequências, sendo que, em altas frequências, a influência dos grãos passa apresentar maior relevância. Os grãos têm permissividades e condutividades muito superiores às dos contornos de grão, nos quais se observou três processos relacionados à condutividade, com energias de ativação da ordem de 109, 205 e 330 meV, que correspondem às energias de ativação da amostra observadas para a amostra de MAPbI3 estudada. Nos grãos, notou-se um processo independente da temperatura e outro com energia de ativação de aproximadamente 95 meV.