De pequena para grande área: um estudo sistemático para o aumento de escala de células solares de perovskita

Resumo

As perovskitas híbridas orgânica-inorgânica têm atraído grande interesse no campo da tecnologia fotovoltaica devido às suas excelentes propriedades optoeletrônicas e processabilidade em baixa temperatura. Em apenas alguns anos, as células solares de perovskita (PSCs) alcançaram uma eficiência de conversão de energia (PCE) de mais de 25%. Apesar dos grandes avanços em termos de eficiência, ainda existem desafios que precisam ser superados para que esses dispositivos se tornem acessíveis no mercado fotovoltaico. Dentre eles, a obtenção de alto desempenho e melhor estabilidade em condições ambientais, principalmente em células solares de grande área (área ativa > 1 cm2). Neste contexto, este projeto propõe um estudo da influência de materiais passivantes na interface perovskita /HTL em PSCs de grande área fabricadas empregando métodos escaláveis, como revestimento por lâmina e spray-pirólise. Espera-se que as modificações interfaciais (perovskita/HTL) levem a uma melhoria nas propriedades optoeletrônicas das PSCs de grande área, tanto em termos de desempenho quanto de estabilidade. Além disso, estudaremos os fenômenos estruturais e físicos relacionados aos processos de recombinação de cargas que ocorrem na interface perovskita / HTL de acordo com o aumento da área ativa. Com o objetivo de fabricar PSCs de baixo custo, iremos substituir o contraeletrodo de ouro por materiais à base de carbono (CMs), em colaboração com a MGgraphene. A correlação entre as propriedades estruturais e ópticas das camadas das PSCs será investigada com microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), difração de raios-X (XRD), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS), espectroscopia de UV-Vis, espectroscopia de fotoluminescência (PL), fotoluminescência resolvida no tempo e efeito Hall (HE). A caracterização elétrica dos dispositivos fotovoltaicos será realizada através de medidas de corrente por tensão (J-V), no escuro e sob iluminação. Este projeto foi elaborado para obter conhecimento tanto do ponto de vista científico, com contribuições significativas na compreensão dos fundamentos dos fenômenos interfaciais, quanto do ponto de vista tecnológico, fornecendo importantes contribuições sobre o uso de materiais e processos de baixo custo e escaláveis, como uma das atividades do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE).