%0 Thesis
%A Salado Manzorro, Manuel
%T Compositional engineering of perovskites and charge dynamics studies for solar cells applications
%D 2017
%U http://hdl.handle.net/10433/5661
%X Esta memoria recoge un extenso estudio sobre las celdas solares deperovskita (CSP). Después de un período de investigación de aproximadamente60 años, la tecnología utilizando perovskitas híbridas metal-orgánicasha revolucionado el campo de la fotovoltaica tras alcanzar eficiencias porencima del 22% debido principalmente a sus excelentes propiedades optoelectrónicasy a un proceso de fabricación de bajo coste. Los dispositivosfotovoltaicos de perovskita se componen generalmente de varias capas, porlo que, para la obtención de altas eficiencias es necesario optimizar no sololos distintos materiales que componen cada capa sino también su espesor.Además, este material permite la modificación de sus propiedades cuandose incorpora o intercambian tanto los cationes orgánicos como los ioneshaluro. Una variación en la composición química puede resultar en unincremento de absorción y en las propiedades ópticas de la perovskita. Sinembargo, una de las principales desventajas que presenta este materiales su degradación en condiciones ambientales, que se puede ver aceleradacuando además de la humedad, está expuesto a altas temperaturas o altailuminación. En este contexto general, el primer capítulo de esta memoriase focaliza en el estudio de las capas adicionales para la extracción de cargas.Aunque el material de perovskita presenta un carácter ambipolar, (lacapacidad de transportar tanto huecos como electrones), generalmente seutilizan capas adicionales transportadoras de huecos y electrones respectivamenteque favorecen la extracción de cargas disminuyendo así la recombinación.En esta memoria, se investigaron varios materiales transportadoresde huecos, desde polímeros semiconductores a pequeñas moléculasorgánicas y se examinó cómo afectan los distintos niveles energéticos, laspropiedades transportadoras de carga, el contacto entre interfaces y sudegradación. Por otro lado, el material comúnmente utilizado para la extracciónde electrones consiste en nanopartículas de TiO2 depositadas portécnicas en disolución (spin-coating). Con el objetivo de obtener una deposiciónhomogénea y controlada, en este trabajo se utilizó la técnica de deposiciónfísica en fase vapor (PVD-OAD), Con esta técnica es posible variarel ángulo de incidencia para depositar nanocolumnas verticales 1D. Éstasestructuras 1D resultaron incrementar no solo la extracción de carga (y asíla eficiencia) sino también la estabilidad frente a la estructura mesoporosa3D. En el segundo capítulo, se realizó un estudio de la estabilidad de lasfases, la morfología de la capa de perovskita, la histéresis, y el rendimientogeneral de los dispositivos en función de la composición química de la perovskita.Además, el empleo de la técnica de deposición de un solo pasocon la adición de un disolvente apolar conlleva una mejora en la estructuracristalina de la perovskita. Ello disminuye las fronteras de grano y larecombinación lo cual mejora de manera notable la eficiencia de los dispositivos.El objetivo final de esta tesis es la fabricación de celdas solares de perovskitaseficientes y estables, así como la comprensión de su funcionamientoa nivel fundamental. Por este motivo en el tercer capítulo se realizó unestudio del impacto de la degradación en los dispositivos. Para ello, lasmuestras con diferentes composiciones químicas de perovskita y diferentesmateriales transportadores de huecos se expusieron a altos porcentajes dehumedad y se estudiaron sus modificaciones tanto morfológicas como suvariación en la dinámica de cargas. Se concluyó que aunque los materialespoliméricos presentan una mayor resistencia a la degradación porhumedad, la acumulación de carga en la interfaz HTM/perovskita, puedegenerar una degradación más rápida. Además, como posible solución paraevitar la degradación del material de perovskita, en el cuarto y último capítulose introdujo como dopante un líquido iónico prefluorinado que posee uncarácter hidrofóbico. Tras la adición y optimización de este dopante, se consiguieroncapas de perovskita que eran estables más de 100 días cuando seexpusieron a altos índices de humedad.
%K Fotoelectricidad
%K Fotoquímica
%K Celdas solares
%K Perovskitas
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