Síntesis y caracterización de materiales fotovoltaicos para paneles solares de bajo coste y alta eficiencia.

Abstract

[Resumen] En este Trabajo de Fin de Grado (TFG) se han estudiado diferentes métodos de síntesis y optimización para la preparación de las láminas delgadas de la perovskita híbrida inorgánica-orgánica CH3NH3PbI3 (MAPbI3) para su empleo como sensibilizador en dispositivos fotovoltaicos. Se ha estudiado la influencia del disolvente, la técnica de deposición en el sustrato de vidrio (“spin-coating” y “dip-coating”) y la adición del cloruro de metilamonio (MACl) como aditivo en la preparación de las láminas delgadas. Los resultados obtenidos indican que el recubrimiento se optimiza al emplear DMF como disolvente, “spin-coating” como técnica de deposición y MACl como aditivo. Para su caracterización se han empleado las técnicas de difracción de rayos-X, microscopía electrónica de barrido y dispersión dinámica de la luz. Para el estudio de sus propiedades, se ha empleado la técnica de espectroscopía de absorción UV-Visible y se ha determinado el espectro de emisión fluorescente. Los resultados indican que la perovskita bajo estudio absorbe en un amplio rango de longitudes de onda, lo que supone un 48% de la emisión solar y emite también en un amplio rango de longitudes de onda, lo cual le confiere las características deseadas para su empleo como sensibilizador en dispositivos fotovoltaicos así como en LEDs.

[Resumo] Neste Traballo Fin de Grao (TFG) estudáronse diferentes métodos de síntese e optimización para a preparación das láminas delgadas da perovskita híbrida inorgánica-orgánica CH3NH3PbI3 (MAPbI3) para seu emprego como sensibilizador en dispositivos fotovoltaicos. Estudouse a influencia do disolvente, a técnica de deposición no substrato de vidro (“spin-coating” e “dip-coating”) e a adición de cloruro de metilamonio (MACl) como aditivo na preparación das láminas delgadas. Os resultados obtidos indican que o recubrimento optimízase empregando DMF como disolvente, “spin-coating” como técnica de deposición e MACl como aditivo. Para a súa caracterización empregáronse as técnicas de difracción de raios-X, microscopía electrónica de varrido e dispersión dinámica da luz. Para o estudo das súas propiedades, empregouse a técnica de espectroscopía de absorción UV-Visible e determinouse o espectro de emisión fluorescente. Os resultados indican que a perovskita baixo estudio absorbe nun amplo rango de lonxitudes de onda, o que supón un 48% da emisión solar e emite tamén nun amplo rango de lonxitudes de onda, o que lle confire as características desexadas para seu emprego como sensibilizador nos dispositivos fotovoltaicos así como en LEDs.

[Abstract] In this Final Grade Project we have studied different methods of synthesis and optimization for the preparation of hybrid inorganic-organic perovskite CH3NH3PbI3 (MAPbI3) thin films for use as sensitizer in photovoltaic devices. We have studied the influence of the solvent, the deposition method on glass substrate (“spin-coating” and “dip-coating”) and the addition of methylammonium chloride (MACl) as additive in the preparation of thin films. The results obtained indicate that the coating is optimized by using DMF as solvent, “spin-coating” as deposition method and MACl as additive. For the characterization we employed the techniques of X-ray diffraction, dynamic light scattering and scanning electron microscopy. To study thin films properties, we used the technique of UV-Visible spectroscopy and the fluorescent emission spectrum was determined. The results indicate that the thin films of perovskite absorbs in a wide range of wavelengths, representing 48% of the solar emission and also emits in a broad range of wavelengths, which confers the desired characteristics for use as sensitizer in photovoltaic devices and LEDs.