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

• Processo: 20/14451-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Ana Flávia Nogueira
• Beneficiário: Francineide Lopes de Araújo
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Empresa: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química (IQ)
• Vinculado ao auxílio: 17/11986-5 - Geração e Armazenamento de Novas Energias: trazendo desenvolvimento tecnológico para o país, AP.PCPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/07847-8 - Materiais de grafeno em células solares de perovskita: performance, estabilidade e protótipos em larga escala, BE.EP.PD
• Assunto(s): Células solares Perovskita Energia solar Pirólise
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: células solares de perovskita | Energia Solar | grande área | Interface | métodos escalonáveis | Células solares

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 contra eletrodo 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). (AU)

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)

RAPHAEL F. MORAL; ALDEN B. HERMSDORFF; PAULO E. MARCHEZI; JOSÉ C. GERMINO; LUIZ G. BONATO; FRANCINEIDE L. DE ARAÚJO; ANA F. NOGUEIRA. Addition of N-(2-Aminoethyl)naphthalimide and Mercaptopropionic Acid to Increase the Stability of CsFAMA Perovskite Solar Cells. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 33, n. 8, p. 997-1007, 2022-06-15. (17/11986-5, 19/25765-6, 21/13262-0, 20/14451-8)

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)

MARCHEZI, PAULO ERNESTO; DE ARAUJO, FRANCINEIDE LOPES; SZOSTACK, RODRIGO; GERMINO, JOSE CARLOS; THEREZIO, ERALCI M.; MARLETTA, ALEXANDRE; NOGUEIRA, ANA FLAVIA. Reduced graphene oxide in perovskite solar cells: the influence on film formation, photophysics, performance, and stability. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 9, n. 41, JUN 2021. (20/14451-8, 17/11986-5)

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)

DE ARAUJO, FRANCINEIDE L.; NOGUEIRA, ANA F.; FREITAS, JILIAN N. DE. Facile Methods for the Assembly of Large-Area Perovskite Solar Cells and Mini-Module: A Step-by-Step Description of Layers Processing. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. N/A, p. 15-pg., 2022-11-29. (20/14451-8, 17/11986-5)

ROSA, EDUARDO H. DOS S.; GAVIM, ANDERSON E. X.; DE ARAUJO, FRANCINEIDE LOPES; DE MORAIS, ANDREIA; DE FREITAS, JILIAN NEI; BEZERRA JR, ARANDI GINANE; MACEDO, ANDREIA GERNISKI; DA SILVA, WILSON JOSE; NOGUEIRA, ANA FLAVIA. Scavenger effect of Au NPs to stabilize the excess of TFSI- from Spiro-OMeTAD layer. SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS, v. 264, p. 10-pg., 2023-11-02. (17/11986-5, 22/15666-3, 20/14451-8)

MORAL, RAPHAEL F.; HERMSDORFF, ALDEN B.; MARCHEZI, PAULO E.; GERMINO, JOSE C.; BONATO, LUIZ B.; DE ARAUJO, FRANCINEIDE L.; NOGUEIRA, ANA F.. Addition of N-(2-Aminoethyl)naphthalimide and Mercaptopropionic Acid to Increase the Stability of CsFAMA Perovskite Solar Cells. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 33, n. 8, p. 11-pg., 2022-08-01. (21/13262-0, 17/11986-5, 19/25765-6, 20/14451-8)

MOTA, ISABELA CUSTODIO; ARIAS, JONATHAN RUBIO; DE ARAUJO, FRANCINEIDE LOPES; NOGUEIRA, ANA FLAVIA; MARQUES, MARIA DE FATIMA VIEIRA. Effect of different side chains on alternating copolymers of benzodithiophene and thiophene in organic solar cells. Journal of Applied Polymer Science, v. 141, n. 17, p. 16-pg., 2024-02-09. (20/14451-8, 17/11986-5)