Síntese de filmes de perovskita organometálica sobre FTO/TiO2 mesoporoso e caracterização de suas propriedades para aplicação como células solares - Oliveira, Anne Esther Ribeiro Targino Pereira de (2019)
A energia solar vem se destacando como uma forma alternativa para resolver o problema das emissões de gases do efeito estufa geradas por fontes energéticas fósseis. Recentemente, células solares de perovskita organometálicas emergiram em atividades de pesquisa devido à alta performance e eficiência, destacando-se também pelas suas atrativas propriedades ópticas e elétricas. Durante 10 anos desde sua descoberta, as células solares de perovskita alcançaram eficiência de 25,2 %. O baixo custo de fabricação e métodos simples de preparação dessas células as colocam em competição com as células solares de silício. Porém, essa nova tecnologia tem limitações que impedem sua comercialização, sendo uma delas o controle mais preciso da homogeneidade da perovskita que está diretamente ligada à sua eficiência e um maior entendimento da sua estabilidade e degradação. No presente trabalho, foram produzidos filmes de perovskita organometálica de chumbo, por deposição sequencial em uma camada de TiO2 mesoporo, sobre substratos de vidro dopados com flúor e estanho, visando uma futura aplicação do material em células solares. Foram analisados os efeitos dos parâmetros de deposição tais como velocidade de deposição da solução precursora de iodeto de chumbo (2000, 3000 e 4000 rpm) e concentração da solução precursora de iodeto de metilamônio (0,062, 0,12 e 0,19 M). Foram realizadas caracterizações estruturais, químicas, morfológicas, ópticas e elétricas nos filmes finos produzidos. Na análise estrutural empregando-se a técnica de difração de raios X, notou-se que houve formação de filmes de CH3NH3PbI3; essa caracterização também revelou que os filmes continham iodeto de chumbo, um indicativo da degradação da perovskita. A análise de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier confirmou a presença dos grupos característicos da perovskita. A caracterização morfológica por microscopia eletrônica de varredura revelou que os filmes, a diferentes concentrações de iodeto de metilamônio, apresentaram nano estruturas em formas de cubos, fios e fibras, sendo que os filmes depositados a 4000 rpm apresentaram um aspecto de cobertura mais uniforme e quase que isenta de espaços vazios. As análises das propriedades ópticas revelaram que os filmes confeccionados a maiores concentrações de metilamônio de chumbo estão mais aptos para serem aplicados como camada absorvedora. Na caracterização fotovoltaica, a maior eficiência foi obtida para o filme com concentração de 0,062 M de iodeto de metilamônio e velocidade de deposição de 4000 rpm.