Celdas solares basadas en perovskitas de haluros organometálicos

Abstract

Las celdas solares basadas en semiconductores con estructura de perovskitas han mostrado un crecimiento acelerado en su eficiencia de conversión de la luz en energía eléctrica, llegando en la actualidad a valores del 26,1 %. Muchas perovskitas del tipo APbX3, con mezclas de cationes A+ y aniones X-, están siendo estudiadas con el objetivo de mejorar la eficiencia y estabilidad de estas celdas solares. Materiales con combinaciones de dos o tres cationes han logrado una excelente estabilidad térmica y una adecuada resistencia al medio ambiente. Teniendo en cuenta estos antecedentes, este proyecto propone fabricar y estudiar películas delgadas de perovskitas de haluros organometálicos (PHOM) con distintas formulaciones, con la finalidad de mejorar la eficiencia y estabilidad de las celdas solares basadas en estos materiales. La síntesis de las películas de PHOM se realizará por vía húmeda y por evaporación en vacío, combinando en distintas proporciones los cationes metilamonio, formamidinio y cesio en el sitio A, y los aniones yodo y bromo en el sitio X. Se realizará una profunda caracterización estructural, óptica y eléctrica de las películas depositadas, utilizando técnicas estándares y avanzadas de análisis. Se realizará el modelado computacional de los materiales sintetizados. Se fabricarán celdas solares con los materiales estudiados, y se analizará la correlación entre la eficiencia de los dispositivos y las propiedades observadas en cada material. Se espera obtener resultados novedosos que permitan contribuir a la realización de tres Tesis Doctorales.

Solar cells based on semiconductors with a perovskite structure have shown accelerated growth in their efficiency of converting light into electrical energy, currently reaching values of 26.1%. Many APbX3 type perovskites, with mixtures of A+ cations and X- anions, are being studied with the aim of improving the efficiency and stability of these solar cells. Materials with combinations of two or three cations have achieved excellent thermal stability and adequate environmental resistance. Taking this background into account, this project proposes to manufacture and study thin films of organometallic halide perovskites (OMHP) with different formulations, with the aim of improving the efficiency and stability of solar cells based on these materials. The synthesis of the OMHP films will be carried out using wet methods and vacuum evaporation, combining different proportions of methylammonium, formamidinium and cesium cations at site A, and iodine and bromine anions at site X. A comprehensive structural, optical and electrical characterization of the deposited films will be performed using standard and advanced analysis techniques. Additionally, computational modeling of the synthesized materials will be conducted. Solar cells will be manufactured with the materials studied, and the correlation between the efficiency of the devices and the properties observed in each material will be analyzed. This project is expected to yield novel results that will contribute to the completion of three Doctoral Theses.