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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
Educação Presencial
Modifying the ETL|Perovskite|HTL interfaces of perovskite solar cells using CsPbX3 quantum dots
HELDER MOREIRA BRAGA
TESE
27/06/2024

No últimos anos as células solares de perovskita (PSCs), vem ganhando destaque como uma classe promissora de materiais semicondutores para conversão de energia solar devido à sua notável eficiência, fácil fabricação e relação custo-benefício. Por outro lado, os pontos quânticos (do inglês QDs) haleto perovskita CsPbX3 manifestam propriedades intrínsecas que os tornam atraentes para aplicações optoeletrônicas, incluindo baixa densidade de defeitos, compatibilidade com técnicas de deposição em larga escala e um bandgap ajustável. Além disso, a perovskita totalmente inorgânica exibe estabilidade superior sob condições ambientais em comparação com materiais de perovskita híbrida orgânica-inorgânica. Uma estratégia comprovada envolve a aplicação de camadas resistentes à umidade na superfície da perovskita para aumentar a estabilidade a longo prazo dos PSCs. Consequentemente, os QDs surgem como candidatos promissores para engenharia de interface em PSCs devido à sua estabilidade e posição de bandgap ajustável. Este estudo investigou o impacto dos QDs de CsPbX3 na morfologia e nas propriedades ópticas e estruturais das camadas PSK. A incorporação de QDs de CsPbBr3 em filmes PSK foi realizada depositando sua suspensão na superfície do substrato TiO2, seguida da formação do filme PSK MAPbI3. Através do método de deposição sequencial, outra abordagem envolveu a deposição de QDs de CsPbBr3 e CsPbI3 na camada MAPbI3, resultando em um filme PSK com QDs em sua superfície. Os resultados da microscopia eletrônica de varredura revelam que os QDs não causam grandes alterações na morfologia padrão do PSK, independentemente da posição em que foram depositados no PSCs. No entanto, os filmes PSK com QDs nas suas superfícies exibem morfologias ligeiramente diferentes, com QDs distribuídos entre os grãos PSK. Os resultados da difração de raios X sugerem que a introdução de QDs mantém a integridade da estrutura da perovskita e a aparência da fase ortorrômbica dos QDs. Espectros de absorção de UV-Vis mostraram que os filmes podem absorver mais luz com a introdução de QDs na estrutura da célula, principalmente na faixa entre 500 nm e 780 nm. Além disso, os resultados fotovoltaicos indicam que a camada QDs não impacta o transporte de elétrons e lacunas nas unidades. Por outro lado, os resultados fotovoltaicos obtidos foram promissores uma vez que os dispositivos foram produzidos sem ambiente controlado.

Pontos quânticos;células solares de perovskita;conversão de energia;semicondutores;nanocristais
In recent years, perovskite solar cells (PSCs) have become a promising class of semiconductor materials for solar energy conversion due to their remarkable efficiency, easy manufacturing, and cost-benefit ratio. On the other hand, halide perovskite CsPbX3 quantum dots (QDs) manifest intrinsic properties that make them attractive for optoelectronic applications, including low defect density, compatibility with large-scale deposition techniques, and a tunable bandgap. Furthermore, all-inorganic perovskite exhibits superior stability under ambient conditions compared to organic-inorganic hybrid perovskite materials. One proven strategy involves applying moisture-resistant layers to the perovskite surface to increase the long-term stability of PSCs. Consequently, QDs emerge as promising candidates for interface engineering in PSCs due to their stability and tunable bandgap position. This study investigated the impact of CsPbX3 QDs on PSK layers’ morphology and optical and structural properties. The incorporation of CsPbBr3 QDs into PSK films was carried out by depositing their suspension on the surface of the TiO2 substrate, followed by the formation of the PSK MAPbI3 film. Using the sequential deposition method, another approach involved the deposition of CsPbBr3 and CsPbI3 QDs onto the MAPbI3 layer, resulting in a PSK film with QDs on its surface. The scanning electron microscopy results reveal that the QDs do not cause major changes in the standard morphology of the PSK, regardless of the position in which they were deposited on the PSCs. However, PSK films with QDs on their surfaces exhibit slightly different morphologies, with QDs distributed among the PSK grains. The X-ray diffraction results suggest that introducing QDs maintains the integrity of the perovskite structure and the appearance of the orthorhombic phase of the QDs. UV-Vis absorption spectra showed that films can absorb more light by introducing QDs into the cell structure, mainly between 500 and 780 nm. Furthermore, the photovoltaic results indicate that the QDs layer does not impact the transport of electrons and holes in the units. On the other hand, the photovoltaic results obtained were promising since the devices were produced without a controlled environment.
Quantum dots;perovskite solar cells;energy conversion;semiconductors;nanocrystals
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INGLES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
NMA - HELDER MOREIRA BRAGA.pdf

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
NANOCIÊNCIA E NANOTECNOLOGIA
-

Banca Examinadora

JOSE ANTONIO SOUZA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
JOSE ANTONIO SOUZA Docente - PERMANENTE
ANDRE SARTO POLO Docente - PERMANENTE
ALEXANDRE DOS SANTOS ANASTACIO Participante Externo
THIAGO BRANQUINHO DE QUEIROZ Docente - PERMANENTE
ISELI LOURENCO NANTES Docente - PERMANENTE
KARINA PASSALACQUA MORELLI FRIN Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
CONS NAC DE DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLOGICO - Bolsa de Doutorado no País GD 48

Vínculo

CLT
Empresa Privada
Ensino e Pesquisa
Não
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