Estabilidade de filmes de perovskita: uma comparação entre perovskitas estabilizadas 2D e contendo rubídio estudada por técnicas de imagem e espectroscópicas

Resumo

A eficiência de fotoconversão (PCE) de células solares contendo perovskitas híbridas, usando cátions orgânicos como o formamidínio, tem se aproximado de 25.6%, alcançando a importante marca de se aproximar da célula de silício, comercialmente disponível. Entretanto, eles ainda não se apresentam como comercialmente viáveis frente à sua degradação quando expostos a condições ambientais, aumentando assim o custo de sua implementação em larga escala. Esse projeto propõe uma caracterização físico-química dos mecanismos de degradação por técnicas de imagem e espectroscópicas. O objetivo é aumentar o entendimento de como esses filmes se decompõe e propor possíveis alternativas para aumentar sua estabilidade. Mais especificamente, uma perovskita 2D estabilizada de fase pura FAxCs1-xPb(IyBr1-y)3 e uma multicátion com rubídio incorporado RbaCsbFA(1-a-b)PbI3 serão testadas uma vez que são considerados materiais de fronteira dado seus alto valores de PCE e alta estabilidade química. Para se entender o mecanismo pelo qual o processo de degradação ocorre, a elipso-microscopia para imagem de superfícies (EMSI) será utilizada uma vez que permite o monitoramento in situ da superfície, enquanto variam-se os parâmetros desejados. Desta técnica, mudanças no índice de refração podem ser relacionadas às mudanças na composição enquanto a resolução espacial permitirá a determinação de regiões específicas onde a degradação poderia estar ocorrendo. Para se realizar uma correspondência macro/microscópica, outras técnicas de caracterização serão utilizadas como por exemplo a difração de raios-X in situ, a microscopia eletrônica de varredura in situ, síncrotron nano-FTIR e a caracterização fotofísica do material comparando-se a resposta antes e depois da exposição a mudanças a temperatura, humidade e incidência de luz. É esperado deste projeto que seja gerado conhecimento a respeito dos mecanismos e processos pelos quais as perovskitas mais estáveis se decompõe frente a condições ambientais, almejando-se o aumento desta estabilidade. (AU)