Avances en la fabricación de celdas solares de perovskita, caracterización de materiales y eficiencias

CORREA GUERRERO, NATALIA BELÉN; HERRERA, WALTER OSWALDO; DEL NEGRO, NICOLÁS; PEREZ, MARÍA DOLORES

Berisso

Congreso; XVIII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados, NANO Y-TEC 2018; 2018

YPF Tecnología, Y-TEC

Las perovskitas son halogenuros organometálicos con estructura ABX3 donde A es un catión orgánico, B inorgánico y X un contraión halógeno. Las mismas han sido foco de estudio en materia fotovoltaica debido a su capacidad de fotoconversión. En su tiempo de investigación tuvieron un salto de eficiencias de 5% a 20%, en un lapso de 5 años aproximadamente [1]. El último récord data de julio 2017 siendo de 22,1% PCE [2]. La capacidad de desarrollo que tienen este tipo de celdas, junto al bajo costo de materiales y facilidad de síntesis hacen que sean grandes candidatos para el desarrollo de celdas solares. Actualmente se están realizando estudios con perovskitas mixtas que combinan distintos iones orgánicos, inorgánicos y halogenuros de manera de ajustar los band gaps, pero la más estudiada para celdas solares es la perovskita de ioduro de plomo y metil amonio, CH3NH3PbI3. En este trabajo se muestran los avances realizados con las celdas de CH3NH3PbI3 , las cuales fueron desarrolladas en condiciones ambientales, sólo bajo control de humedad durante la deposición por spin-coating. El film de perovskita de realiza en un sólo paso utilizando como precursor una solución de PbI2:MAI:DMF:DMSO 1:1:1:1. Se utilizaron sustratos de FTO sobre los cuales se aplicaron capas sucesivas de TiO2 densa y mesoporosa que cumplen el rol de ETL (electron transporting layer, capa transportadora de electrones). Como capa HTL (hole transporting layer, capa transportadora de huecos) se utiliza una película de P3HT depositada por spin coating. Por último se realiza el contacto posterior por evaporación de oro. Se presentan las curvas IV de los dispositivos resultantes, la respuesta espectral de las celdas elaboradas y las imágenes SEM de las mismas. Actualmente se están elaborando celdas reproducibles con eficiencias típicas del 11%. Asimismo se caracterizan las películas de perovskitas por DRX.Referencias[1] Best research cell efficiencies  2017. National renewable energy laboratory (NREL) [2] Yang, W. S.; et al. (2017) Iodide management in formamidinium-lead-halide-based perovskite layers for efficient solar cells. Science 356 (1376-1379). DOI:  10.1126/science.aan2301