Evaluación energética de celdas solares de Perovskita: caracterización estructural, morfológica y eléctrica

Abstract

En este trabajo se presenta un proceso detallado de la fabricación de celdas solares de perovskita a base de carbón, para lograr una alta eficiencia. La estructura de las celdas es del tipo andamio de triple capa: TiO2 / ZrO2 /carbono, capas que fueron impresas por una técnica escalable y replicable: screen printing. La solución de perovskita de haluro metálico se infiltró en la interfaz porosa de TiO2 / ZrO2 a través de la capa de carbono impresa; dicha solución estuvo constituida por PbI2 ϒ-butirolactona junto con metilamonio (MA) y cationes de ácido 5-aminovalente (5-AVA) como disolvente. Luego, implementando un método de precalentamiento se infiltró la perovskita a la triple capa mesoporosa, con el objetivo de mejorar la eficiencia de las celdas. Además, se realizaron caracterizaciones estructurales y morfológicas para comprender, y comparar, el resultado de las celdas solares fabricadas, al aplicar el método de precalentamiento en la infiltración de la perovskita, con las celdas que no se realizaron con este método. Entre las caracterizaciones empleadas fueron difracción de rayos X, espectroscopía UV-visible y fotoluminiscencia. Finalmente, se aplicó el método de precalentamiento a celdas solares prefabricadas en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (China), con el objetivo de verificar si el método implementado incrementaba las eficiencias de estas celdas. Para estas celdas se midió sus eficiencias solares y eficiencias cuánticas.

This work presents a detailed process of manufacturing carbon-based perovskite solar cells in order to achieve high efficiency. The structure of the solar cells was a triple-layer scaffold: TiO2/ZrO2/carbon. The layers were printed by a scalable and replicable technique: screen printing. The metal halide perovskite solution was infiltrated at the porous interface of TiO2/ZrO2 through the printed carbon layer containing PbI2 in Ƴ-butyrolactone together with methyl ammonium (MA) and cations of 5-aminovalent acid (5-AVA) as a solvent. Then a preheating method of the perovskite’s infiltration was implemented to improve the efficiency of the cells. In addition, structural and morphological characterizations were performed to understand, and compere, the result of the solar cells manufactured by applying the preheating method in perovskite infiltration, with the solar cells that were not made with this method. Among the characterizations used were X-ray diffraction, UV-visible spectroscopy and photoluminescence. Finally, the preheating method was applied to prefabricated solar cells from the Huazhong University of Science and Technology (China), with the aim to verify that the implemented preheating method successfully can increase the efficiencies of these cells. For these cells their solar efficiencies and quantum efficiencies were measured.