Perovskitas com cátions mistos: Relação entre estrutura, composição, propriedades eletrônicas e eficiência das células solares

• Processo: 17/12582-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2021
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Ana Flávia Nogueira
• Beneficiário: Rodrigo Szostak
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/25801-0 - Preparação de células solares de perovskitas de alta eficiência através do método de ar comprimido e substituição do chumbo por bário, BE.EP.DR
• Assunto(s): Células solares Química de materiais Perovskita Energia solar
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Células Solares | Energia Solar | perovskita | Química de Materiais

Resumo

A energia solar fotovoltaica é uma importante alternativa para a diversificação da matriz energética e redução da emissão de gases estufa. Atualmente o mercado é dominado pelas células solares de silício que tem décadas de estudo, modesta eficiência e estabilidade. Porém, nos últimos quatro anos, as células solares de perovskitas tem chamado atenção da comunidade cientifica e da indústria fotovoltaica. Perovskita tem a formula geral ABX3, e nas utilizadas em células solares o sitio "A" é composto principalmente por cátions orgânicos (metilamônio (MA) e/ou formamidínio (FA)) ou inorgânicos (Cs+ e/ou Rb+), "B" pelo íon chumbo ou estanho (Pb2+, Sn2+) e "X" por um íon halogênio (Br- e/ou I-). A adição de pequenas quantidades de Cs+ e Rb+ (0-15%) em perovskitas com FA ou FAMA melhora a estabilidade e mantem os elevados valores de eficiência das células solares, porém ainda se sabe muito pouco sobre a verdadeira contribuição e distribuição destes cátions inorgânicos na matriz de perovskita. Sendo assim, este projeto de Doutorado propõe estudar o a influência destes cátions em relação a estrutura cristalina, propriedades eletrônicas, estabilidade e eficiência de células solares. Para isto será desenvolvido um método de preparação sem a utilização de atmosfera inerte visando a aplicação industrial e caracterizações avançadas utilizando luz sincrotron. Serão preparadas perovskitas com composições que apresentam alta eficiência com todas as combinações de cátions (MA, FA, Cs+ e Rb+) e serão caracterizadas principalmente pelas técnicas de difração, fluorescência e espalhamento de raios X de alta resolução, fotoluminescência resolvida no tempo e nano espectroscopia na região do infravermelho com experimentos in situ e/ou ex situ utilizando luz Sincrotron.

Publicações científicas

(16)

(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)

DE HOLANDA, MATHEUS S.; SZOSTAK, RODRIGO; MARCHEZI, PAULO E.; DUARTE, LUIS G. T. A.; GERMINO, JOSE C.; ATVARS, TERESA D. Z.; NOGUEIRA, ANA F.. In Situ 2D Perovskite Formation and the Impact of the 2D/3D Structures on Performance and Stability of Perovskite Solar Cells. SOLAR RRL, v. 3, n. 9, SI, JULY 2019. (13/16245-2, 17/11986-5, 17/12582-5)

SZOSTAK, RODRIGO; SANCHEZ, SANDY; MARCHEZI, PAULO E.; MARQUES, ADRIANO S.; SILVA, JEANN C.; HOLANDA, MATHEUS S.; HAGFELDT, ANDERS; TOLENTINO, HELIO C. N.; NOGUEIRA, ANA F.. Revealing the Perovskite Film Formation Using the Gas Quenching Method by In Situ GIWAXS: Morphology, Properties, and Device Performance. ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, v. 31, n. 4, JAN 2021. (17/11986-5, 17/12582-5)

SCALON, LUCAS; SZOSTAK, RODRIGO; ARAUJO, FRANCINEIDE L.; ADRIANI, KARLA F.; SILVEIRA, JULIAN F. R., V; OLIVEIRA, WILLIAN X. C.; DA SILVA, JUAREZ L. F.; OLIVEIRA, CAIO C.; NOGUEIRA, ANA FLAVIA. Improving the Stability and Efficiency of Perovskite Solar Cells by a Bidentate Anilinium Salt. JACS AU, v. 2, n. 6, p. 7-pg., 2022-06-27. (18/01669-5, 17/11631-2, 20/04406-5, 20/14451-8, 17/12582-5, 19/08257-7, 18/21401-7, 18/11152-0, 14/25770-6)

HOWARD, JOHN M.; TENNYSON, ELIZABETH M.; BARIK, SABYASACHI; SZOSTAK, RODRIGO; WAKS, EDO; TONEY, MICHAEL F.; NOGUEIRA, ANA F.; NEVES, BERNARDO R. A.; LEITE, MARINA S.. Humidity-Induced Photoluminescence Hysteresis in Variable Cs/Br Ratio Hybrid Perovskites. Journal of Physical Chemistry Letters, v. 9, n. 12, p. 3463-3469, JUN 21 2018. (15/50450-8, 17/12582-5)

GERMINO, JOSE CARLOS; SZOSTAK, RODRIGO; MOTTI, SILVIA G.; MORAL, RAPHAEL F.; MARCHEZI, PAULO E.; SELEGHINI, HEITOR S.; BONATO, LUIZ G.; DE ARAUJO, FRANCINEIDE LOPES; ATVARS, TERESA D. Z.; HERZ, LAURA M.; et al. Postpassivation of Multication Perovskite with Rubidium Butyrate. ACS PHOTONICS, v. 7, n. 8, p. 2282-2291, AUG 19 2020. (18/25801-0, 17/11986-5, 19/25765-6, 17/12582-5)

KODALLE, TIM; MORAL, RAPHAEL F.; SCALON, LUCAS; SZOSTAK, RODRIGO; ABDELSAMIE, MAGED; MARCHEZI, PAULO E.; NOGUEIRA, ANA F.; SUTTER-FELLA, CAROLIN M.. Revealing the Transient Formation Dynamics and Optoelectronic Properties of 2D Ruddlesden-Popper Phases on 3D Perovskites. ADVANCED ENERGY MATERIALS, v. N/A, p. 14-pg., 2022-06-30. (21/01357-6, 17/11986-5, 19/25765-6, 17/12582-5)

MARQUES, ADRIANO S.; FARIA, ROBERTO M.; FREITAS, JILIAN N.; NOGUEIRA, ANA F.. Low-Temperature Blade-Coated Perovskite Solar Cells. Industrial & Engineering Chemistry Research, v. 60, n. 19, p. 7145-7154, MAY 19 2021. (17/12582-5, 17/11986-5)

DA SILVA, JEANN CARLOS; DE ARAUJO, FRANCINEIDE LOPES; SZOSTAK, RODRIGO; MARCHEZI, PAULO ERNESTO; MORAL, RAPHAEL FERNANDO; DE FREITAS, JILIAN NEI; NOGUEIRA, ANA FLAVIA. Effect of the incorporation of poly(ethylene oxide) copolymer on the stability of perovskite solar cells. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 8, n. 28, p. 9697-9706, JUL 28 2020. (19/25765-6, 17/11986-5, 17/12582-5)

MARQUES, ADRIANO S.; SZOSTAK, RODRIGO; MARCHEZI, PAULO E.; NOGUEIRA, ANA F.. Perovskite solar cells based on polyaniline derivatives as hole transport materials. JOURNAL OF PHYSICS-ENERGY, v. 1, n. 1, p. 10-pg., 2019-01-01. (17/12582-5)

SZOSTAK, RODRIGO; GONCALVES, AGNALDO DE SOUZA; FREITAS, JILIAN NEI DE; MARCHEZI, PAULO E.; ARAUJO, FRANCINEIDE LOPES DE; TOLENTINO, HELIO CESAR NOGUEIRA; TONEY, MICHAEL F.; MARQUES, FRANCISCO DAS CHAGAS; NOGUEIRA, ANA FLAVIA. In Situ and Operando Characterizations of Metal Halide Perovskite and Solar Cells: Insights from Lab-Sized Devices to Upscaling Processes. CHEMICAL REVIEWS, v. 123, n. 6, p. 77-pg., 2023-03-06. (17/11631-2, 17/11986-5, 21/01357-6, 18/21401-7, 17/12582-5, 20/14451-8)

SZOSTAK, RODRIGO; MARCHEZI, PAULO ERNESTO; MARQUES, ADRIANO DOS SANTOS; DA SILVA, JEANN CARLOS; DE HOLANDA, MATHEUS SERRA; SOARES, MARCIO MEDEIROS; NOGUEIRA TOLENTINO, HELIO CESAR; NOGUEIRA, ANA FLAVIA. Exploring the formation of formamidinium-based hybrid perovskites by antisolvent methods: in situ GIWAXS measurements during spin coating. SUSTAINABLE ENERGY & FUELS, v. 3, n. 9, p. 2287-2297, SEP 1 2019. (17/11986-5, 17/12582-5)

DA SILVA, FRANCISCO M. C.; SZOSTAK, RODRIGO; TEIXEIRA, VERONICA C.; GERMINO, JOSE CARLOS; SOARES, MARCIO M.; NOGUEIRA, ANA FLAVIA; TOLENTINO, HELIO C. N.. Disentangling X-Ray and Sunlight Irradiation Effects Under a Controllable Atmosphere in Metal Halide Perovskites. SOLAR RRL, v. 7, n. 1, p. 11-pg., 2022-11-20. (17/12582-5, 21/01357-6, 18/08848-2)

MACHADO, EDUARDO G.; MARCHEZI, PAULO E.; THEREZIO, ERALCI M.; GERMINO, JOSE CARLOS; SZOSTAK, RODRIGO; DE BRITO, CAIQUE S.; GOBATO, YARA G.; PEREIRA, ERNESTO C.; TONEY, MICHAEL F.; NAGAO, RAPHAEL; et al. Light-induced halide segregation in perovskites with wrinkled morphology. JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY, v. 71, p. 6-pg., 2022-04-19. (17/11986-5, 13/07296-2, 17/00089-2, 19/23488-5, 14/50249-8, 16/01817-9, 17/12582-5)

SZOSTAK, R.; SILVA, J. C.; TURREN-CRUZ, S. -H.; SOARES, M. M.; FREITAS, R. O.; HAGFELDT, A.; TOLENTINO, H. C. N.; NOGUEIRA, A. F.. Nanoscale mapping of chemical composition in organic-inorganic hybrid perovskite films. SCIENCE ADVANCES, v. 5, n. 10, OCT 2019. (17/11986-5, 17/12582-5)

SUTANTO, ALBERTUS A.; SZOSTAK, RODRIGO; DRIGO, NIKITA; QUELOZ, VALENTIN I. E.; MARCHEZI, P. E.; GERMINO, J. C.; TOLENTINO, HELIO C. N.; NAZEERUDDIN, MOHAMMAD KHAJA; NOGUEIRA, ANA FLAVIA; GRANCINI, GIULIA. In Situ Analysis Reveals the Role of 2D Perovskite in Preventing Thermal-Induced Degradation in 2D/3D Perovskite Interfaces. Nano Letters, v. 20, n. 5, p. 3992-3998, MAY 13 2020. (17/11986-5, 17/12582-5)

DE HOLANDA, MATHEUS S.; SZOSTAK, RODRIGO; MARCHEZI, PAULO E.; DUARTE, LUIS G. T. A.; GERMINO, JOSE C.; ATVARS, TERESA D. Z.; NOGUEIRA, ANA F.. In Situ 2D Perovskite Formation and the Impact of the 2D/3D Structures on Performance and Stability of Perovskite Solar Cells. SOLAR RRL, v. 3, n. 9, p. 10-pg., 2019-07-17. (13/16245-2, 17/11986-5, 17/12582-5)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

SZOSTAK, Rodrigo. Revealing perovskite solar cells properties using synchrotron radiation techniques. 2021. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química Campinas, SP.