Espectroscopía de fotovoltaje superficial: efecto de la morfología cristalográfica de la perovskita en la eficiencia de separación de cargas.

L. MACOR; M. GERVALDO; L. OTERO; A. SIGAL; J. RAPPICH; T. DITTRICH

Carlos Paz

Encuentro; IV Encuentro NanoCórdoba 2017; 2017

Las celdas solares basadas en perovskitas han revolucionado la tecnología fotovoltaica por diferentes motivos, destacando la elevada eficiencia de fotoconversión alcanzada (>22%),y su fácil preparación mediante procesos a bajas temperaturas y bajo costo de producción, como así también sus excelentes características optoelectrónicas. La performance de la celda se encuentra fuertemente influenciada por la morfología de la película de perovskita, la cual depende tanto del método de deposición como así también de la composición del material empleado como precursor. Por ello diferentes estrategias de deposición han sido desarrolladas con el fin de mejorar los cristales obtenidos y consecuentemente el funcionamiento del dispositivo, como así también su estabilidad.En este trabajo se realizó un estudio del efecto de los diferentes métodos de generación de los cristales de perovskita en la separación de cargas fotoinducida y en la longitud de difusión de los portadores de cargas mediante estudios de fotovoltaje superficial. Como sustrato se utilizó óxido de níquel compacto generado electroquímicamente sobre un vidrio conductor (FTO), sobre el cual se depositó el material electroactivo mediante el método secuencial donde primero se deposita una capa de PbI2 y luego el sustrato se sumerge en una solución de Ioduro de metilamonio con posterior tratamiento térmico. El PbI2 fue depositado sobre los sustratos mediante tres técnicas, una que involucra el crecimiento electroquímico de PbI2, otra que consiste en el crecimiento electroquímico de PbO2, y la tercera que consta en la deposición de PbI2 por spin coating a partir de una solución. En todos los casos, la formula química de la perovskita resultante es CH3NH3PbI3. Se logró preparar perovskitas de halogenuros organometálicos en condiciones ambientales, consiguiendo minimizar los efectos perjudiciales que produce la humedad. A partir de los resultados obtenidos de espectroscopia de fotovoltaje superficial se pudo observar que los electrones son separados hacia la superficie externa mientras que los huecos son inyectados en la capa compacta del óxido de niquel. Además, se pudo calcular la longitud de difusión de separación de cargas, encontrando que para las muestras de perovskitas generadas a partir del PbO2 la longitud obtenida era del orden de los micrones. Este resultado es muy prometedor, ya que las longitudes de separación de cargas obtenidas hasta el momento no superan los cientos de nanómetros.