Estudo e caracterização de células solares de perovskitas de cátions misto - Garcia, Larissa de Oliveira [UNESP] (2022)
Um dos principais obstáculos para aplicação de células solares de perovskita (CSPs) em larga escala é a estabilidade dos materiais de perovskita (PVK) em termos de estrutura cristalina, estequiometria e características optoeletrônicas durante condições operacionais adversas e prolongadas. Os impactos causados pela degradação foram significativamente diminuídos pela engenharia composicional. Ainda assim, existe uma preocupação remanescente decorrente de fatores físicos e químicos dos dispositivos envolvendo migração iônica, presença de defeitos na estrutura PVK e surgimento de comportamentos de histerese. Durante esta dissertação foram realizadas mudanças na proporção dos haletos iodetos/brometos para uma PVK híbrida e diferentes resultados quanto a cristalização, reprodutibilidade e propriedades ópticas do material foram analisados e discutidos. Amostras contendo maior concentração de brometos (17%) apresentaram melhora na eficiência (PCE) chegando a 16,95%, o que pode ser atribuído aos valores de Jsc = 21,69 mA.cm-2, Voc =1,03 V e FF = 75,65 %. Dispositivos sem a presença de brometos por sua vez apresentaram baixa reprodutibilidade, aumento no índice de histerese (0,28) e quedas significativas dos parâmetros fotovoltaicos (Jsc = 14,25 mA.cm-2, Voc=0,84 V, FF = 35,67 % e PCE = 5,22 %). A influência do substrato durante a cristalização dos filmes de PVK também foi estudada e observou-se uma diminuição no tamanho dos grãos de acordo com a molhabilidade da solução de PVK e a ETL compacta do dispositivo. O maior número de grãos nas amostras preparadas por Spin coating (SC) promoveu um aumento do índice de histerese e queda nos parâmetros fotovoltaicos: Jsc = 22,20 mA.cm-2, Voc=1,02 V, FF = 69,12 % resultando em PCE = 15,68 %. Por outro lado, dispositivos preparados utilizando ETLs depositadas por Magnetron Sputtering (RS) apresentaram valores de Jsc = 22,04 mA.cm-2, Voc = 1,05 V, FF = 73,42 % e PCE = 17,00 %. A fim de melhorar os resultados das CSPs fabricadas com ETLs depositadas por SC, utilizou-se uma camada passivadora de PMMA resultando em um aumento dos parâmetros dos dispositivos (Jsc = 22,60 mA.cm-2, Voc =1,05 V, FF = 71,78 % e PCE = 17,04 %). Por fim, a substituição do coletor metálico de ouro por uma tinta à base de carbono se mostrou uma estratégia promissora e dispositivos com PCE = 8,52 % foram obtidos.