A carregar...
Publicação
Solution Processed NiOx as a Hole Transporting Layer for Inverted Perovskite Solar Cells
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.02 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
The present thesis aims to contribute to fight the well known environmental emergency that our
society is facing. To do so, this work has developed an emerging thin-film photovoltaic technology
based in perovskite solar cells (PSCs), being mainly focused on the optimization of the hole transport
layer (HTL) used as a p-contact of the devices. For that, in view of the promising propeties of Nickel
Oxide (NiOx) as HTL material, four different types of films have been investigated and compared:
undoped NiOx; magensium-doped NiOx; cobalt-doped NiOx and co-doped (with both magnesium and
cobalt) NiOx. The properties of the developed NiOx and perovskite films were assessed by several
characterization tools: UV-Vis-NIR Spectrometry, Photoluminescence spectrometry, AFM, SEM and
GIXRD. In addition, the perovskite layer was also analysed with optical and materials characterization
methods.
The overarching performance of the developed NiOx based HTLs was then tested in real PSC
devices contructed with the layer structure: ITO/NiOx/Perovskite/PCBM/BCP/Ag. The best results
attained in this study correspond to a power conversion efficiency (PCE) of 9.49 %, an open circuit
voltage (VOC) of 0.87 V, a fill factor (FF) of 0.57 and short-circuit current density (JSC) of 19.11 mA/cm2,
obtained by a light soaked PSC with a cobalt-doped NiOx HTL. This is chiefly attributed to the less
radiative recombination of the charge carriers in the perovskite layer deposited over such novel HTL
material investigated in this thesis.
A presente tese visa contribuir para o combate à conhecida emergência ambiental que a nossa sociedade enfrenta. Para tal, este trabalho desenvolveu uma tecnologia fotovoltaica emergente de película fina, baseada em células solares perovskite, focando-se principalmente na otimização da camada de transporte de buracos (HTL) usada como um contacto do tipo p dos dispositivos. Para isso, tendo em conta as propriedades promissoras do Óxido de Níquel (NiOx) como material HTL, quatro tipos diferentes de filmes foram investigados e comparados: NiOx não dopado, NiOx dopado com magnésio, NiOx dopado com cobalto e co-dopado (com magnésio e cobalto). As propriedades dos filmes desenvolvidos de NiOx e perovskite foram avaliadas por várias ferramentas de caracterização: Espectrometria UV-Vis-NIR, Espectrometria de Fotoluminescência, AFM, SEM e GIXRD. Além disso, a camada de perovskite também foi analisada com métodos de caracterização ótica e de materiais. O desempenho abrangente dos materiais transportadores de buracos, baseados em NiOx, desenvolvidos foram então testados em celulas solares construidos com a estrutura: ITO/NiOx/Perovskite/PCBM/BCP/Ag. Os melhores resultados obtidos neste estudo correspondem a uma eficiência de conversão de potência (PCE) de 9.49 %, uma tensão de circuito aberto (VOC) de 0.87 V, um fator de forma (FF) de 0.57 e uma densidade de corrente de curto-circuito (JSC) de 19.11 mA/cm2, obtido com um dispositivo usando NiOx dopado com cobalto como HTL. Isto é atribuído maioritariamente à menor recombinação radiativa por parte dos portadores de carga na camada perovskite depositada sobre o material HTL investigado durante esta tese.
A presente tese visa contribuir para o combate à conhecida emergência ambiental que a nossa sociedade enfrenta. Para tal, este trabalho desenvolveu uma tecnologia fotovoltaica emergente de película fina, baseada em células solares perovskite, focando-se principalmente na otimização da camada de transporte de buracos (HTL) usada como um contacto do tipo p dos dispositivos. Para isso, tendo em conta as propriedades promissoras do Óxido de Níquel (NiOx) como material HTL, quatro tipos diferentes de filmes foram investigados e comparados: NiOx não dopado, NiOx dopado com magnésio, NiOx dopado com cobalto e co-dopado (com magnésio e cobalto). As propriedades dos filmes desenvolvidos de NiOx e perovskite foram avaliadas por várias ferramentas de caracterização: Espectrometria UV-Vis-NIR, Espectrometria de Fotoluminescência, AFM, SEM e GIXRD. Além disso, a camada de perovskite também foi analisada com métodos de caracterização ótica e de materiais. O desempenho abrangente dos materiais transportadores de buracos, baseados em NiOx, desenvolvidos foram então testados em celulas solares construidos com a estrutura: ITO/NiOx/Perovskite/PCBM/BCP/Ag. Os melhores resultados obtidos neste estudo correspondem a uma eficiência de conversão de potência (PCE) de 9.49 %, uma tensão de circuito aberto (VOC) de 0.87 V, um fator de forma (FF) de 0.57 e uma densidade de corrente de curto-circuito (JSC) de 19.11 mA/cm2, obtido com um dispositivo usando NiOx dopado com cobalto como HTL. Isto é atribuído maioritariamente à menor recombinação radiativa por parte dos portadores de carga na camada perovskite depositada sobre o material HTL investigado durante esta tese.
Descrição
Palavras-chave
Solar Electricity Perovskite solar cells NiOx hole transporting layer magnesium/cobalt doping