Εναπόθεση και μελέτη σταθερότητας υμενίων περοβσκιτών για φωτοβολταϊκά κελιά υψηλής απόδοσης
Creators: name: Θεοφύλακτος, Λάζαρος Θεόφιλου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Υμένια Περοβσκίτη
Ιωδιούχος Μεθυλαμμωνιακός Μόλυβδος
Ιωδιούχος Φορμαμιδινιακός Μόλυβδος
Perovskite film
Methylammonium Lead Iodide
Formamidinium Lead Iodide

description: Τα περοβσκιτικά υλικά έχουν αναδειχθεί την τελευταία δεκαετία ως ίσως το καλύτερο φωτοενεργό στρώμα για φωτοβολταϊκές συσκευές, με αποδόσεις που πλησιάζουν αυτές των φωτοβολταϊκών προηγούμενων γενεών (&gt;24%). Ο σχετικά φθηνός τρόπος παρασκευής τους και οι άριστες οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες (απορρόφηση φωτός, χαρακτηριστικά φωτοπαραγόμενων φορέων) των περοβσκιτικών φ/β συσκευών είναι τα δυνατά τους χαρτιά. Οι δύο βασικοί υβριδικοί Περοβσκίτες είναι ο Ιωδιούχος Μεθυλαμμωνιακός Μόλυβδος (ΜΑΠΙ) και ο Ιωδιούχος Φορμαμιδινιακός Μόλυβδος (ΦΑΠΙ). Κύρια προβλήματα όμως είναι η ατμοσφαιρική αστάθεια και η τοξικότητά τους, λόγω του Μολύβδου ως βασικό συστατικό τους. Η βελτίωση της σταθερότητάς τους έχει ήδη ερευνηθεί αρκετά, με την προσθήκη Καισίου στο Α κατιονικό μέρος του κρυστάλλου να είναι η επικρατέστερη μέθοδος· η πρόσμειξη στο αλογονικό μέρος του Περοβσκίτη προσδίδει επιπλέον σταθερότητα με το να προκαλεί παραμορφώσεις στο πλέγμα του κρυστάλλου, με το Βρώμιο να είναι το νικητήριο στοιχείο. Παραταύτα, η σταθερότητα αυτών των υμενίων, ειδικά όταν παρασκευάζονται σε ατμοσφαιρικές συνθήκες, δεν έχει ακόμα αποδειχθεί. Στόχος λοιπόν της παρούσας εργασίας ήταν, αρχικά, η εκμάθηση των τεχνικών εναπόθεσης περοβσκιτικών υμενίων υψηλής ποιότητας σε σταθερά υποστρώματα με την τεχνική της περιστροφικής εναπόθεσης σε συνθήκες σχετικής υγρασίας 25-50%, και στη συνέχεια η διερεύνηση της προσδιδόμενης σταθερότητας από διάφορες μικροποσότητες αλκαλικών αλάτων όταν εισάγονται σε κλασσικούς περοβσκίτες όπως οι ΜΑΠΙ και ΦΑΠΙ, με ή χωρίς Κέσιο &amp; Βρώμιο. Τα αποτελέσματα ήταν θετικά στην περίπτωση των αλογονιδίων του Νατρίου, με το Χλωριούχο Νάτριο να οδηγεί σε φ/β συσκευή απόδοσης οριακά πάνω από 10%, με σαφώς ανώτερη θερμική και ατμοσφαιρική σταθερότητα συγκριτικά με τα φιλμ αναφοράς
description: Perovskite materials have emerged in the last decade as arguably the best photoactive layer for photovoltaic devices. Perovskite Solar Cells (PSCs) demonstrate power conversion efficiencies close to those of older generation of photovoltaic devices (&gt;24%). Their cheap manufacturing approach and excellent optoelectronic properties (light absorption, photoexcited carriers’ characteristics) are PSCs major advantages. The two basic hybrid Perovskite compounds are Methylammonium Lead Triiodide (MAPI) and Formamidinium Lead Triiodide (FAPI). Their two major disadvantages, though, are their instability in ambient conditions and their toxicity due to the presence of Lead in their molecule. Their ambient stability has been extensively investigated, with Cesium incorporation in the A cationic site of the crystal proven to be the best solution so far. Doping their X site, with Bromine being the champion candidate, is reported to provide extra stability by slightly distorting the crystal planes. Despite all the investigative efforts, the compounds’ stability when fabricated in ambient conditions is yet to be confirmed. Consequently, the aim of the present study is to get familiar with the deposition techniques in conditions of relative humidity, ranging from 25-50% and furthermore, the investigation of the stability provided from the incorporation of small amounts of alkali salts in popular perovskite compounds, such as MAPI and FAPI. Results are positive in the case of alkali chlorides, with sodium chloride in the FAPI compound leading to a device with PCE exceeding 10%. The latter additive also increased the compound’s stability, while in thermal and ambient stress, in comparison to the reference sample