Explorando processos de portadores de cargas em células solares de perovskita usando métodos de pequenas perturbações

• Processo: 23/16485-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: André Sarto Polo
• Beneficiário: Lucas Polimante Souto
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , 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
• Assunto(s): Fotoquímica inorgânica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: células solares de perovskita | Métodos de pequenas perturbações | recombinação de portadores de cargas | Fotoquímica inorgânica

Resumo

As células solares de perovskitas (PSCs) se destacam como uma tecnologia emergente promissora para o futuro de energias renováveis. Em pouco mais de uma década estes dispositivos já superam 26% de eficiência de conversão de energia e o seu baixo custo e facilidade de produção atrai cada vez mais a atenção para esta tecnologia. Entretanto, ainda há um longo caminho até se aproximar do limite teórico de Shockley-Queisser de 31%. Essa diferença entre o limite teórico e o experimental se deve ao fato das PSCs sofrerem com processos eletrônicos e eletroquímicos de recombinação, movimentação, difusão e acúmulo de portadores de cargas entre as interfaces destes dispositivos que resultam em perdas de eficiências de conversão, impactando na estabilidade dos dispositivos. A utilização de técnicas de pequenas perturbações como a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS), a Espectroscopia de fotovoltagem por intensidade modulada (IMVS) e a Espectroscopia de fotocorrente por intensidade modulada (IMPS) se destacam como técnicas poderosas para extrair informações sobre estes processos. Neste trabalho, usaremos as técnicas de pequenas perturbações como a EIS, IMVS e IMPS para compreender os processos eletrônicos e eletroquímicos em PSCs, modelando os resultados através de circuitos equivalentes, o que permitirá investigar e quantificar os mecanismos que levam a perda de eficiências e a degradação das PSCs. Também tem sido investigado na literatura o uso de interfaces de perovskitas 2D/3D para aumentar a durabilidade dos dispositivos e será também investigado como a utilização destes materiais modifica os processos eletrônicos e eletroquímicos das PSCs o que, consequentemente, será correlacionado com o desempenho das PSCs. Por fim, o uso de diferentes íons espaçadores utilizados nas perovskitas 2D/3D serão propostas a fim de avaliar o impacto de diferentes estruturas moleculares na durabilidade dos dispositivos. (AU)