Passivação com pontos quânticos em células solares de perovskita de alta estabilidade

Resumo

A energia solar é amplamente reconhecida como uma das fontes alternativas de energia mais promissoras devido à sua abundância, limpeza e segurança. Embora o mercado de energia fotovoltaica tradicionalmente dependa de painéis solares de silício cristalino, os últimos anos testemunharam um rápido surgimento de células solares de perovskita (PSCs), oferecendo alta eficiência a baixo custo. No entanto, a comercialização de PSCs enfrenta um obstáculo significativo em sua estabilidade operacional limitada, particularmente em condições ambientais desafiadoras, como alta umidade, radiação intensa e exposição ao oxigênio. Para enfrentar esse desafio, várias estratégias foram exploradas, incluindo otimização de composição, passivação de superfície e engenharia/otimização de interfaces de dispositivos fotovoltaicos. Neste projeto de pesquisa, pretendemos avaliar a eficácia de diferentes pontos quânticos (QDs) como agentes de passivação de superfície para células solares de perovskita. Esses QDs possuem propriedades notáveis, como supressão de defeitos e separação aprimorada de portadores de carga na interface por meio do alinhamento do nível de energia com camadas de transferência de carga (CTLs). O mecanismo de passivação será extensivamente investigado por meio de uma variedade de técnicas espectroscópicas, incluindo fotoluminescência resolvida no tempo (trPL) e fotoluminescência in situ (PL), espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Medições eletroquímicas, como corrente limitada por carga espacial (SCLC), complementarão esses estudos. Além disso, métodos avançados baseados em síncrotron, especificamente nano-FTIR, serão empregados para obter informações mais profundas sobre os mecanismos de passivação. Após uma investigação e otimização completas, as composições de QD mais promissoras serão incorporadas em células solares de perovskita e submetidas a rigorosas avaliações de estabilidade sob condições de estresse térmico e/ou leve, usando protocolos ISOS. Em conclusão, a execução bem-sucedida deste projeto de pesquisa possui grande potencial para o desenvolvimento de células solares de perovskita altamente estáveis, fator crucial para a ampla adoção desta tecnologia. Ao ultrapassar os limites da estabilidade, pretendemos facilitar o surgimento de células solares de perovskita como uma solução de energia viável e sustentável, rivalizando com o domínio dos painéis solares à base de silício no mercado. (AU)