Morphological and spectral inhomogeneities identification in metal halide perovskites

Autor(es)

Charles Alves Nogueira de Almeida

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2024-04-29

Membros da banca

Luiz Fernando Zagonel; Lázaro Aurélio Padilha Junior; Jilian Nei de Freitas

• Orientador: Luiz Fernando Zagonel

Resumo

Perovskitas de Haleto de Metal (MHPs) vêm atraindo grande interesse como uma alternativa sustentável no âmbito da geração de energia verde e são altamente promissoras devido à alta eficiência de conversão, baixo custo de produção, alta mobilidade do portador de carga, baixa energia de ligação de éxcitons e versatilidade de aplicações. Desafios científicos como estabilidade de operação a longo prazo, segregação de fase, estabilidade térmica e degradação induzida pela umidade ainda protelam sua aplicação. Todos esses fatores motivam a pesquisa e o estudo a respeito dessa classe de materiais. Com o objetivo de aprimorar a síntese e fabricar Células Solares de Perovskitas (PSCs) cada vez mais eficientes, algumas soluções podem ser adotadas, como a inserção de cátions monovalentes (Cs+) e moléculas orgânicas (FA+ e MA+) que impedem a mobilidade iônica e evitam a perda de carga por recombinações não radiativas. Além disso, a introdução de moléculas orgânicas à base de amônio em tratamentos pós-superfície forma estruturas de perovskita 2D de baixa dimensão que influenciam o regime de confinamento quântico, mitigam trap states na superfície, protegem a camada ativa da PSC, atuam na passivação de defeitos e aprimoram a estabilidade estrutural e térmica. Apesar disso, poucos dados experimentais existem a respeito dos mecanismos de formação entre a interface 2D/3D dessas amostras e a investigação na nanoescala ainda é uma questão em aberto na literatura. Neste trabalho, através do mapeamento da atividade óptica obtido pela técnica de Catodoluminescência por Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM-CL), encontramos que as fases 2D se distribuem espacialmente de forma heterogênea, tanto na microescala quanto na nanoescala, e também, uma análise da intensidade da CL em regiões de contorno de grão sugerem um acúmulo preferencial das fases de baixa dimensão (2D, n=1 e n=2), enquanto que em regiões nos centros dos grãos exibem o comportamento inverso. Esse fato corrobora hipóteses, presentes na literatura, dos mecanismos de formação das perovskitas 2D ao introduzir sais orgânicos (CHEAI, PEAI, PCPEAI) e a passivação de defeitos nos contornos de grão pelas perovskitas 2D que aumenta a eficiência dos dispositivos. Os resultados oferecem orientação para projetar PSCs mais eficientes e estáveis, avançando nas próximas gerações de tecnologias fotovoltaicas (AU)

• Processo FAPESP: 22/06645-2 - Identificação de inomogeneidades morfológicas e espectrais em perovskitas via luminescência e topografia
• Beneficiário: Charles Alves Nogueira de Almeida
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado