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

Processo: 17/12582-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de setembro de 2017
Vigência (Término): 31 de julho de 2021
Área do 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

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.

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre a bolsa:
Materiales sintetizados en laboratorio pueden abaratar la energía solar 
Solar power set to become cheaper with laboratory-synthesized material  
Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar 
Matéria(s) publicada(s) em Outras Mídias (39 total):
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UOL: Menos impacto ambiental: cientistas estudam opção barata para energia solar (15/Fev/2020)
BOL: Menos impacto ambiental: cientistas estudam opção barata para energia solar (15/Fev/2020)
Comercial Pyramon Studio Light Ltda: Brasileiros avançam rumo às células solares de baixo custo (18/Nov/2020)
Astronomia, Fisica y Misiones Espaciales: EL SISTEMA SOLAR ADQUIRIO TEMPRANAMENTE SU CONFIGURACION ACTUAL (17/Mai/2020)
El Universo Hoy (Espanha): EL SISTEMA SOLAR ADQUIRIO TEMPRANAMENTE SU CONFIGURACION ACTUAL (16/Mai/2020)
NCYT Amazings (Espanha): Materiales sintetizados en laboratorio pueden abaratar la energía solar (16/Mar/2020)
Catalunya Vanguardista (Espanha): Materiales sintetizados para abaratar la energía solar (16/Mar/2020)
Ciclo Vivo: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (20/Fev/2020)
Central das Notícias: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (20/Fev/2020)
Nitpar - Rede dos Núcleos de Inovação Tecnológica do Paraná: Menos impacto ambiental: cientistas estudam opção barata para energia solar (19/Fev/2020)
Revista Nova Família: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (19/Fev/2020)
Gestão Ambiental: Energia: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (17/Fev/2020)
EExpoNews: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (17/Fev/2020)
Universo Racionalista: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (17/Fev/2020)
EExpoNews: Menos impacto ambiental: cientistas estudam opção barata para energia solar (15/Fev/2020)
Tecnologia, Sustentabilidade e Verdades Ocultas: Brasileiros avançam rumo às células solares de baixo custo (15/Fev/2020)
Central das Notícias: Menos impacto ambiental: cientistas estudam opção barata para energia solar (15/Fev/2020)
Blog A Crítica: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (12/Fev/2020)
CIMM - Centro de Informação Metal Mecânica: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (11/Fev/2020)
Inovação Tecnológica: Brasileiros avançam rumo às células solares de baixo custo (10/Fev/2020)
Innovaspain (Espanha): La perovskita o el futuro de la energía solar (10/Fev/2020)
Abit - Associação Brasileira da Indústria Têxtil e de Confecção: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (10/Fev/2020)
Senge - Sindicato dos Engenheiros no estado de Santa Catarina: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (10/Fev/2020)
Diario de Ciencias Aplicadas (Argentina): Paneles Solares Bajando el Costo. Nuevos Estudios sobre la Perovskita (10/Fev/2020)
TI Bahia: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (09/Fev/2020)
Portal Correio: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (09/Fev/2020)
Espaço Ecológico no Ar: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (08/Fev/2020)
Brasil CT&I: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (08/Fev/2020)
Agrosoft: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (07/Fev/2020)
TN Petróleo online: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (07/Fev/2020)
Investe São Paulo: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (07/Fev/2020)
Biomassa e Bioenergia online: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (07/Fev/2020)
Revista Amazônia: Energia solar pode baratear com material sintetizado em laboratório (07/Fev/2020)
Canal – Jornal da Bioenergia online: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (07/Fev/2020)
Jornal da Ciência online: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (07/Fev/2020)
Blog Jornal da Mulher: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (07/Fev/2020)
Sociedade Científica: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (07/Fev/2020)
Portal Neo Mondo: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (07/Fev/2020)
W Rádio Brasil: Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar (07/Fev/2020)

Publicações científicas (8)
(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)
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. Citações Web of Science: 0.
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.; FENNING, DAVID; HAGFELDT, ANDERS; NOGUEIRA, ANA FLAVIA. Postpassivation of Multication Perovskite with Rubidium Butyrate. ACS PHOTONICS, v. 7, n. 8, p. 2282-2291, AUG 19 2020. Citações Web of Science: 3.
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. Citações Web of Science: 0.
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. Citações Web of Science: 6.
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. Citações Web of Science: 1.
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. Citações Web of Science: 1.
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. Citações Web of Science: 2.
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. Citações Web of Science: 12.

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