Estudio óptico de películas de perovskitas or gano-metálicas para aplicaciones fotovoltaicas

CARAM, JORGE; SENNO MAXIMILIANO; LUISINA FORZANI; ARCE, ROBERTO D; RAUL URTEAGA

Santa Fe

Congreso; 104° Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2019

Asociación Física Argentina

En los últimos años se han comenzado a estudiar materiales híbridos tipo perovskitas organo-metálicos para ser incorporados en forma de películas delgadas en celdas solares. Los dispositivos basados en estos materiales han mostrado una escalada en la eficiencia de conversión de energía (ECE) sin precedentes, superando ya el 23% [1].Estas perovskitas híbridas, compuestas por metilaminas de haluros (Cl, Br, I) de plomo (por ej., MAPbI3), mostraron ser muy promisorias para mejorar la ECE debido a sus notables propiedades optoelectrónicas: alto coeficiente de absorción, tiempos de vida media muy largos y grandes longitudes de difusión de portadores. En adición, los métodos de síntesis existentes a partir de precursores en solución son relativamente simples y requieren temperaturas bajas, lo que los hace muy adecuados para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos de bajo costo. Actualmente, las mejores ECE se reportan para perovskitas sintetizadas a partir de una solución de PbI2/CH3NH3I y de PbBr2/CH3NH3Br, utilizando o dimetilformamida como solvente y dimetilsufóxido como co-solvente. Estas soluciones se depositan en forma de películas delgadas por centrifugado (spin-coating) y luego son recocidas a 100ºC en ambiente de N2.Este método de síntesis es el más popularizado por su sencillez y versatilidad para abarcar un amplio abanico de tipos de perovskitas mixtas. El método de caracterización óptica más usado es el de elipsometría cíclica[2]. Sin embargo, es posible alcanzar resultados satisfactorios en la caracterización a través de medidas simples de espectroscopia óptica en el rango visible e infrarrojo cercano. En este trabajo demostramos como este método permite extraer un caudal de información muy valioso tanto de las propiedades intrínsecas de los materiales, como de la morfología obtenida de las películas, factor clave en el rendimiento y estabilidad de los dispositivos fotovoltaicos. La técnica se emplea además para modelar sistemas de películas depositadas sobre sustratos planos, pero también sobre soportes porosos. Se reportan los modelos empleados, los resultados y conclusiones alcanzados hasta el momento.