Otimização da estabilidade de células solares de perovskitas

• Processo: 20/12356-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Carlos Frederico de Oliveira Graeff
• Beneficiário: Carlos Frederico de Oliveira Graeff
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Jose Humberto Dias da Silva
• Pesquisadores associados: André Avelino Pasa ; Augusto Batagin Neto ; Cristiani Campos Plá Cid ; Diego Bagnis ; Fenelon Martinho Lima Pontes ; Hugo Gajardoni de Lemos ; Lucas Michelão Martins ; Miguel Henrique Boratto ; Silvia Leticia Fernandes ; Talita Mazon
• Auxílio(s) vinculado(s): 24/02264-0 - Aprimoramento de células solares de perovskita com nanocompósitos de MXene 2D visando maior eficiência e estabilidade, AP.R; 23/12686-6 - Síntese e caracterização de uma biblioteca de poli(fulereno)s para aplicaçoes fotovoltaicas, AV.EXT; 23/01117-0 - EMU aprovado no processo 2020/12356-8: equipamento para medidas de eficiência quântica e espectroscopia de deflexão fototérmica (PDS), AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/00301-8 - Aprimorando a Estabilidade de Células Solares de Perovskita por Meio de Estratégias de Passivação Bioinspiradas, BP.PD; 25/11855-4 - Avaliação da estabilidade de células solares de perovskita por meio de MPPT e espectroscopia não-linear., BP.IC; 25/03681-6 - Células solares de perovskitas invertidas baseadas em CoO e NiO como materiais transportadores de buracos, BP.PD; + mais bolsas vinculadas 25/01805-0 - Aplicação de materiais 2D para otimização de células solares de perovskita: análise da influência dos efeitos passivadores através de curvas JV, BP.IC; 24/23751-6 - Efeitos da aplicação de MXenes de Nb2CTx e Nb4CTx no comportamento elétrico das Células Solares de Perovskitas, BP.MS; 24/03707-2 - Técnicas de caracterizações elétricas para as células solares de perovskitas, BP.IC; 23/17477-6 - Encapsulamento de células solares de perovskita, BP.IC; 22/09093-0 - Síntese e caracterização de MXenes visando aplicações em armazenamento e conversão de energia, BP.IC; 22/08848-8 - Síntese e caracterização de filmes finos baseados em estruturas híbridas de Perovskita/MXenes, BP.IC; 22/10998-8 - Desenvolvimento de filmes de perovskitas e de Nb2O5 visando estabilidade das células solares de perovskitas, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Células solares Óxido de nióbio Perovskita Espectroscopia Energia renovável
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Defects reduction | Niobium oxide | perovskite solar cells | Photothermal Deflection Spectroscopy | Stability Optimization | Células fotovoltaicas

Resumo

Para atender à crescente demanda global por fontes limpas de energia, esforços significativos têm sido dedicados à busca de fontes alternativas de energia renováveis acessíveis e sustentáveis, com menor impacto ambiental. Nesse âmbito, as células solares de perovskita (CSP) baseadas em compostos híbridos orgânico-inorgânico de haleto de chumbo tornaram-se uma das tecnologias fotovoltaicas mais promissoras, por serem produzidas a baixo custo e com eficiências maiores que 25%. No entanto, a baixa estabilidade desses dispositivos é uma barreira para sua comercialização. Para superar esse problema é necessário o entendimento dos fenômenos físicos e químicos que regem os processos de degradação das perovskitas, em especial no composto CH3NH3PbI3. Entre as dificuldades a serem superadas estão a degradação das perovskitas pela exposição à umidade, ao oxigênio, e à luz UV. Há também os problemas decorrentes da natureza química dos materiais, como a grande quantidade de defeitos, responsáveis por causar movimentação iônica e acúmulo de cargas nas interfaces dos materiais, desencadeando processos de degradação irreversíveis. Para melhor entender os processos de degradação, medidas de absorção óptica de alta sensibilidade, de transporte elétrico em função da voltagem aplicada e da frequência, fotoluminescência, emissão de fotoelétrons nas interfaces internas, de energia das espécies que formam os filmes, e de microscopia eletrônica de transmissão, juntamente com outras caracterizações básicas e simulações computacionais, serão utilizadas de maneira integrada, para se obter células de alta eficiência e alta estabilidade, com performance compatível com o estado da arte, e competitivas com as produzidas nos melhores centros, tanto do ponto de vista de custos quanto de performance. (AU)

Publicações científicas

(13)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

BORATTO, MIGUEL H.; LIMA, JOAO V. M.; MALLIARAS, GEORGE G.; GRAEFF, CARLOS F. O.. Supercapacitor auto analyser: An automated data analysis software for supercapacitor characterization. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 63, p. 9-pg., 2023-03-30. (17/20809-0, 20/04721-8, 21/03379-7, 20/12356-8)

AZEVEDO NETO, NILTON FRANCELOSI; ZANATTA, ANTONIO RICARDO; DIAS DA SILVA, JOSE HUMBERTO. A combined spectroscopic investigation of cobalt oxide films prepared by DC reactive sputtering. VIBRATIONAL SPECTROSCOPY, v. 126, p. 6-pg., 2023-03-31. (20/12356-8)

FERNANDES, SILVIA L.; GARCIA, LARISSA DE O.; RAMOS JUNIOR, ROBERTO DE A.; AFFONCO, LUCAS J.; BAGNIS, DIEGO; VILACA, RODRIGO; PONTES, FENELON M.; DA SILVA, JOSE H. D.; GRAEFF, CARLOS F. O.. The role of Nb2O5 deposition process on perovskite solar cells. Journal of Renewable and Sustainable Energy, v. 14, n. 4, p. 8-pg., 2022-07-01. (20/12356-8, 20/04905-1, 13/07296-2)

AZEVEDO NETO, NILTON FRANCELOSI; ANGELICO, JOAO C.; DA SILVA PELISSARI, MARCELO R.; CAMARGO, LUAN PEREIRA; SIMOES, RAFAEL PLANA; DALL'ANTONIA, LUIZ HENRIQUE; DIAS DA SILVA, JOSE HUMBERTO. Reactive sputtering deposition of Co3O4 films and an evaluation of its use as an electrochemical sensor for ascorbic acid. JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS, v. 33, n. 24, p. 15-pg., 2022-08-03. (20/12356-8)

LEMOS, HUGO G. G.; ROSSATO, JESSICA H. H.; RAMOS JR, ROBERTO A. A.; LIMA, JOAO V. M.; AFFONCO, LUCAS J. J.; TROFIMOV, SERGEI; MICHEL, JOSE J. I.; FERNANDES, SILVIA L. L.; NAYDENOV, BORIS; GRAEFF, CARLOS F. O.. Electron transport bilayer with cascade energy alignment based on Nb2O5-Ti3C2 MXene/TiO2 for efficient perovskite solar cells. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. N/A, p. 10-pg., 2023-01-31. (13/07296-2, 20/12356-8, 20/16470-0, 21/03379-7)

AFFONCO, LUCAS J.; FERNANDES, SILVIA L.; ASSUNCAO, JOAOO P. F.; DAGAR, JANARDAN; GRAEFFA, CARLOS F. DE O.; DA SILVA, JOSE H. D.; UNGER, EVA. Slot-die coating of niobium pentoxide applied as electron transport layer for perovskite solar cells. Solar Energy, v. 276, p. 11-pg., 2024-06-18. (20/12356-8)

ASSUNCAO, JOAO PEDRO F.; LEMOS, HUGO G.; ROSSATO, JESSICA H. H.; NOGUEIRA, GABRIEL L.; LIMA, JOAO V. M.; FERNANDES, SILVIA L.; NISHIHORA, RAFAEL K.; FERNANDES, RICARDO V.; LOURENCO, SIDNEY A.; BAGNIS, DIEGO; et al. Interface passivation with Ti₃C₂T_x-MXene doped PMMA film for highly efficient and stable inverted perovskite solar cells. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 12, n. 2, p. 13-pg., 2023-11-28. (20/12356-8, 20/16470-0, 21/03379-7, 22/10998-8, 13/07296-2, 19/22183-6, 20/15632-6)

BATAGIANNI, ELEFTHERIA; DOAT, OLIVIER; ELISSALT, NICOLAS; BOUASSA, DOUVOTSU ELISA MOUNGADJI; BITTENCOURT, JESSYKA CAROLINA; GONCALVES, GABRIEL CARDOSO; MORENO, VITOR FERNANDES; LIMA, JOAO VICTOR MORAIS; NOGUEIRA, GABRIEL LEONARDO; AFFONCO, LUCAS JORGE; et al. Radical and Environmentally Friendly Route to Poly(fullerene)s Incorporating C₆₀, C₇₀, and PCBM. MACROMOLECULES, v. 58, n. 3, p. 19-pg., 2025-01-22. (20/12356-8, 23/12686-6, 13/07296-2, 21/03379-7)

AZEVEDO NETO, NILTON F.; CALLIGARIS, GUILHERME A.; AFFONCO, LUCAS J.; ZANATTA, ANTONIO R.; SOARES, MARCIO M.; DA SILVA, JOSE H. D.. The role of the substrate on the structure of reactive sputtered Co3O4: From polycrystalline to highly oriented films. Thin Solid Films, v. 782, p. 7-pg., 2023-09-07. (20/12356-8, 23/02268-2, 17/18916-2)

HASSAN, MUDASSIR; IKRAM, MUHAMMAD; HAIDER, ALI; SHAHZADI, IRAM; MOEEN, SAWAIRA; UL-HAMID, ANWAR; ALI, GHAFAR; ULLAH, HAMEED; EBAID, MANAL S.; GRAEFF, CARLOS F. O.. Doping dependency of chitosan and PAA controlled CdSe quantum dots for catalytic and bactericidal behavior by inhibiting DNA gyrase and DHFR through molecular docking. International Journal of Biological Macromolecules, v. 288, p. 9-pg., 2024-12-14. (20/12356-8, 24/02264-0)

SACCOMAN, JOAO; NETO, NILTON FRANCELOSI A.; DA SILVA, JOSE H. D.. Deposition rate and optical emissions in niobium oxide processes by reactive sputtering. JOURNAL OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY A, v. 42, n. 3, p. 6-pg., 2024-05-01. (20/12356-8, 23/02268-2)

FREITAS, ARTHUR V.; ALVES, GABRIEL G. B.; PASCHOAL, GIOVANA M. A.; LAFARGUE-DIT-HAURET, WILLIAM; HIORNS, ROGER C.; BEGUE, DIDIER; BATAGIN-NETO, AUGUSTO. A DFT bottom-up approach on non-fullerene acceptors: what makes highly efficient acceptors. Journal of Materials Science, v. 59, n. 24, p. 16-pg., 2024-06-06. (20/12356-8)

NOZELLA, NATAN LUIS; LIMA, JOAO VICTOR MORAIS; DE OLIVEIRA, RAFAEL FURLAN; GRAEFF, CARLOS FREDERICO DE OLIVEIRA. Melanin/PEDOT:PSS blend as organic mixed ionic electronic conductor (OMIEC) for sustainable electronics. MATERIALS ADVANCES, v. N/A, p. 12-pg., 2023-09-13. (22/00410-3, 21/03379-7, 13/07296-2, 20/12356-8, 21/06238-5)