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Publicação
STRATEGIES FOR REDUCING ITO SPUTTERING-INDUCED DAMAGE IN PEROVSKITE/SILICON TANDEM SOLAR CELLS
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 23.78 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
The urgent need for clean and renewable energies has brought increasing attention to the
research on tandem solar cells since they enable larger power generation from smaller areas and the
absorption of more wavelengths within the solar spectrum. Perovskite/silicon tandem solar cells
allow the combination of the most commercialized material in the photovoltaic industry, silicon,
with the tunable band gap material, perovskite. One requisite to manufacture these tandem devices
is the integration of semitransparent/transparent contacts to the perovskite top solar cell so that
radiation can penetrate through this and reach the silicon bottom cell. One of the most efficient
techniques for producing transparent electrodes is through sputtering of Transparent Conductive
Oxides (TCOs). However, this process involves the bombardment with highly energetic particles,
which can harm the underlying thin perovskite layer and reduce the solar cell efficiency.
In this study, techniques for optimizing the fabrication of bifacial perovskite solar cells for
tandem applications were proposed, particularly related to the use of soft sputtering processes and
the introduction of a molybdenum oxide protective layer. Firstly, studies related to the Molybdenum
Oxide (MoO𝑋) evaporation process and the Indium Tin Oxide (ITO) sputtering technique were
carried out. After the fabrication of optimal perovskite solar cells, the fabrication of bifacial devices
was accomplished by utilizing the optimizations and studies in this work. The best efficiency of
15.8 % was obtained for a bifacial cell, with 8 nm of MoOX and a double ITO-sputtered layer,
which is one of the highest reported efficiency for the utilized structure. A study related to the
treatment of the perovskite layer through the addition of Phenethylammonium Iodide (PEAI) was
also carried out with the aim of increasing the final performance of the devices. The cells with the
best results were extensively characterized.
A necessidade urgente de energias limpas e renováveis provocou uma crescente atenção no estudo de células solares tandem, por estas atingirem eficiências de conversão elétrica mais elevadas em áreas reduzidas e ampliarem a absorção de comprimentos de onda no espetro da radiação solar. Células solares tandem de perovskita e silício permitem juntar o material mais comercializado na indústria fotovoltaica, silício, com o material de band gap variável, perovskita. Um dos requisitos para a fabricação destes dispositivos tandem envolve a integração de contactos semitransparentes/transparentes nas células solares superiores de perovskita, para que a radiação consiga penetrar através deste material e atingir o sílicio. Uma das técnicas mais eficientes para produzir elétrodos transparentes é através do sputtering de TCOs. No entanto, este processo envolve a deposição de partículas altamente energéticas, o que danifica as células solares e diminui a sua eficiência. Neste estudo propõem-se técnicas de otimização da produção de células solares bifaciais de perovskita para aplicação em células tandem, nomeadamente relacionadas com a utilização de programas de sputtering menos energéticos e a introdução de uma camada protetora de óxido de molibdénio. Em primeiro lugar, estudos relacionados com a camada de óxido de molibdénio e a técnica de sputtering de ITO foram realizados. Após aperfeiçoar a produção de células solares de perovskita, a fabricação de dispositivos bifaciais foi alcançada através das otimizações realizadas neste estudo. Uma eficiência de 15.8 % foi alcançada para um dispositivo com 8 nm de MoOX e uma camada dupla de ITO, um dos melhores valores reportados para este tipo de configuração. Um estudo relacionado com o tratamento da camada de perovskita através da adição de PEAI foi ainda realizado com o objetivo de aumentar a performance dos dispositivos. As células com os melhores resultados foram extensamente caracterizadas.
A necessidade urgente de energias limpas e renováveis provocou uma crescente atenção no estudo de células solares tandem, por estas atingirem eficiências de conversão elétrica mais elevadas em áreas reduzidas e ampliarem a absorção de comprimentos de onda no espetro da radiação solar. Células solares tandem de perovskita e silício permitem juntar o material mais comercializado na indústria fotovoltaica, silício, com o material de band gap variável, perovskita. Um dos requisitos para a fabricação destes dispositivos tandem envolve a integração de contactos semitransparentes/transparentes nas células solares superiores de perovskita, para que a radiação consiga penetrar através deste material e atingir o sílicio. Uma das técnicas mais eficientes para produzir elétrodos transparentes é através do sputtering de TCOs. No entanto, este processo envolve a deposição de partículas altamente energéticas, o que danifica as células solares e diminui a sua eficiência. Neste estudo propõem-se técnicas de otimização da produção de células solares bifaciais de perovskita para aplicação em células tandem, nomeadamente relacionadas com a utilização de programas de sputtering menos energéticos e a introdução de uma camada protetora de óxido de molibdénio. Em primeiro lugar, estudos relacionados com a camada de óxido de molibdénio e a técnica de sputtering de ITO foram realizados. Após aperfeiçoar a produção de células solares de perovskita, a fabricação de dispositivos bifaciais foi alcançada através das otimizações realizadas neste estudo. Uma eficiência de 15.8 % foi alcançada para um dispositivo com 8 nm de MoOX e uma camada dupla de ITO, um dos melhores valores reportados para este tipo de configuração. Um estudo relacionado com o tratamento da camada de perovskita através da adição de PEAI foi ainda realizado com o objetivo de aumentar a performance dos dispositivos. As células com os melhores resultados foram extensamente caracterizadas.
Descrição
Palavras-chave
Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells Bifacial RF Magnetron Sputtering ITO Molybdenum Oxide