Revealing perovskite solar cells properties using synchrotron radiation techniques

Autor(es)

Rodrigo Szostak

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2021-07-12

Membros da banca

Ana Flávia Nogueira; Lucimara Stolz Roman; André Sarto Polo; Francisco das Chagas Marques

• Orientador: Helio Cesar Nogueira Tolentino; Ana Flávia Nogueira

Resumo

O desenvolvimento de fontes sustentáveis de energia, principalmente a energia solar, tornou-se crucial para a mitigação do aquecimento global. Nesse contexto, as células solares de perovskita (PSCs) têm recebido grande atenção devido à alta eficiência alcançada em poucos anos e ao baixo custo de preparação. Apesar disso, muitos aspectos relacionados à formação dos filmes de perovskitas, suas propriedades estruturais e optoeletrônicas precisam ser melhor compreendidas. Técnicas de caracterização baseadas em radiação síncrotron são ferramentas essenciais para explorar esses materiais com maiores detalhes e abrem múltiplas possibilidades de investigações in situ. Nesta tese, espalhamento de raios-X de maior angulo em incidência rasante (GIWAXS) foi usado in situ durante a preparação de filmes de perovskita por spin-coating para uma visão mais detalhada das primeiras etapas de formação e cristalização dos mesmos. Isso nos permitiu acompanhar as fases cristalinas intermediárias formadas durante o spin coating para o método anti-solvente e a influência da umidade relativa, composição e proporções do solvente. A mesma estratégia foi usada para estudar o método de gas quenching, que substitui o anti-solvente por um fluxo de gás inerte. A influência do solvente (dimetilsulfóxido, DMSO vs. n-metilpirrolidona, NMP) e da composição foi investigada, revelando fases intermediárias completamente diferentes, dependendo do tipo de solvente e da composição da perovskita. Uma maior quantidade de Cs e NMP inibe a formação de fases hexagonais levando a um melhor desempenho para perovskita à base de formamidínio. Para aprofundar a caracterização em nanoescala, a técnica nano-FTIR foi empregada, desvendando as heterogeneidades nanoquímicas desses filmes de perovskita. Os resultados revelaram grãos de PbI2 e fase hexagonal dentro do composto, dependendo da composição (com e sem Cs) (AU)

• Processo FAPESP: 17/12582-5 - Perovskitas com cátions mistos: Relação entre estrutura, composição, propriedades eletrônicas e eficiência das células solares
• Beneficiário: Rodrigo Szostak
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado