Publicação
NiOx Hole Transport Layer Optimization for Perovskite Solar Cells with Inverted Architecture
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia::Nanotecnologia | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Mendes, Manuel | |
| dc.contributor.advisor | Menda, Ugur | |
| dc.contributor.author | Moniz, Mariana Peyró | |
| dc.date.accessioned | 2022-09-15T12:06:35Z | |
| dc.date.available | 2022-09-15T12:06:35Z | |
| dc.date.issued | 2021-01 | |
| dc.description.abstract | In the world of photovoltaic energy, perovskite solar cells (PSCs) are on a very promising path of technological development, since their efficiency progression has been, and still is, quite fast, rising from 3.8% to 25.5% (2020) in only 11 years. Despite the obvious significance of the perovskite absorber layer, the optimization of PSCs also strongly depends on the selective charge transport layers of their hetero-junction architecture, being the hole transport layer (HTL) the one critically needing most research-oriented development. In this thesis, a study was made on the fabrication of NiOx thin-films for their application as HTLs in inverted PSCs (p-i-n layer structure), motivated not only by the proven performance and reliability of NiOx for PSCs but also by its much lower cost relative to other state-of-the-art materials (e.g. Spiro-MeOTAD). With the inverted cell structure, the HTL is deposited prior to the perovskite, thereby allowing the exploration of a broad range of patterning techniques. Here we investigated and optimized NiOx films deposited by rf-sputtering. The fabricated films were analysed by different characterization methods, as UV-Vis-NIR spectrophotometry, X-ray diffraction, and atomic force microscopy. From these analyses, a set of conditions was selected for the integration of the NiOx thin-film in PSCs: 4×10-3 mbar argon pressure, 100 W as rf-power, and 200 ˚C deposition temperature. Batches of PSCs were built over our developed HTLs, chiefly using MAPbI3 active layer, PCBM electron transport layer (ETL), and a BCP buffer layer. The best performance was attained with NiOx deposited with the aforementioned optimized sputtering conditions, resulting in a power conversion efficiency of 10.01%, fill factor of 0.63, open circuit voltage of 0.88V, and short-circuit current density of 17.85 mA/cm2. This achievement is among the state-of-the-art for this class of inverted PSCs, demonstrating the potentialities of physical deposition methods for the HTL application. | pt_PT |
| dc.description.abstract | No mundo da energia fotovoltaica, as células solares de perovskite (PSCs) estão num caminho muito promissor de desenvolvimento tecnológico. A sua progressão em eficiência tem sido excepcionalmente rápida, de 3.8% para 25.5% (2020) em apenas 11 anos. Apesar da importância da camada activa de perovskite, a optimização das PSCs depende também da optimização das camadas condutoras de cargas, sendo a camada transportadora de buracos (HTL), aquela que precisa de mais desenvolvimento ao nível da investigação. Nesta tese, um estudo é feito à cerca de filmes finos de NiOx para a sua aplicação como HTLs em PSCs invertidas (com estrutura p-i-n), motivado não só pelo desempenho e fiabilidade já conhecidos na utilização de NiOx em PSCs, mas também, pelo seu baixo custo em comparação com outros materiais do estado-da-arte desta tecnologia (ex.: Spiro-MeOTAD). Neste estudo são investigados e optimizados filmes finos de NiOx depositados por pulverização catódica induzida por rf. Estes filmes são analisados por diferentes métodos de caracterização como, espectroscopia de UV-Vis-NIR, difracção de raio-X e microscopia de força atómica. A partir desta análise, um conjunto de condições de deposição, foram seleccionadas para a integração dos filmes finos de NiOx em PSCs: pressão de árgon de 4×10-3 mbar, potência de rf de 100 W, e temperatura do substrato de 200 ˚C. PSCs foram depositadas sobre o HTL desenvolvido, usando MAPbI3 como camada activa, PCBM como camada transportadora de electrões (ETL), e BCP como camada tampão. Uma melhor performance foi conseguida usando as condições de deposição anteriormente referidas, resultando numa eficiência de 10.01%, factor de forma de 0.63, tensão de circuito aberto de 0.88 V e densidade de corrente de curto-circuito de 17.85 mA/cm2. Este feito vai de encontro aos valores conseguidos no estado-da-arte desta tecnologia, demonstrado a potencialidade dos métodos de deposição física para aplicações como HTL. | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10362/143741 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.relation | Institute of Nanostructures, Nanomodelling and Nanofabrication | |
| dc.relation | Superior Efficiency and Flexibility with Quantum Nano-structured Perovskite Solar Cells enhanced by Light Management | |
| dc.relation | SmArt Designed Full Printed Flexible RObust Efficient Organic HaLide PerOvskite solar cells | |
| dc.subject | Thin film photovoltaics | pt_PT |
| dc.subject | Perovskite solar cells | pt_PT |
| dc.subject | Hole transport layer | pt_PT |
| dc.subject | rf-sputtered NiOx | pt_PT |
| dc.title | NiOx Hole Transport Layer Optimization for Perovskite Solar Cells with Inverted Architecture | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| oaire.awardNumber | UIDB/50025/2020 | |
| oaire.awardNumber | PTDC/NAN-OPT/28430/2017 | |
| oaire.awardNumber | 763989 | |
| oaire.awardTitle | Institute of Nanostructures, Nanomodelling and Nanofabrication | |
| oaire.awardTitle | Superior Efficiency and Flexibility with Quantum Nano-structured Perovskite Solar Cells enhanced by Light Management | |
| oaire.awardTitle | SmArt Designed Full Printed Flexible RObust Efficient Organic HaLide PerOvskite solar cells | |
| oaire.awardURI | info:eu-repo/grantAgreement/FCT/6817 - DCRRNI ID/UIDB%2F50025%2F2020/PT | |
| oaire.awardURI | info:eu-repo/grantAgreement/FCT/9471 - RIDTI/PTDC%2FNAN-OPT%2F28430%2F2017/PT | |
| oaire.awardURI | info:eu-repo/grantAgreement/EC/H2020/763989/EU | |
| oaire.fundingStream | 6817 - DCRRNI ID | |
| oaire.fundingStream | 9471 - RIDTI | |
| oaire.fundingStream | H2020 | |
| project.funder.identifier | http://doi.org/10.13039/501100001871 | |
| project.funder.identifier | http://doi.org/10.13039/501100001871 | |
| project.funder.identifier | http://doi.org/10.13039/501100008530 | |
| project.funder.name | Fundação para a Ciência e a Tecnologia | |
| project.funder.name | Fundação para a Ciência e a Tecnologia | |
| project.funder.name | European Commission | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| relation.isProjectOfPublication | 4d431c74-b7d2-4e11-bddb-156b3dc1f89a | |
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| relation.isProjectOfPublication | 51164903-f0e9-4ec7-b1bf-75c3186a545b | |
| relation.isProjectOfPublication.latestForDiscovery | 51164903-f0e9-4ec7-b1bf-75c3186a545b | |
| thesis.degree.name | Master of Science in Micro and Nanotechnologies Engineering | pt_PT |