Mejora de las propiedades optoelectrónicas y estabilidad de perovskitas híbridas de haluros en dispositivos fotovoltaicos mediante dopaje y aditivos 2D

Abstract

El uso de combustibles fósiles para el desarrollo de la humanidad conlleva la emisión de gases contaminantes que perjudican la salud humana y provocan el incremento en la temperatura de nuestro planeta. Uno de los mayores retos de este siglo es generar energía mediante alternativas renovables y libres de emisión de gases contaminantes, como por ejemplo la energía solar fotovoltaica. En este contexto, las células solares basadas en perovskitas híbridas de haluros metálicos se han convertido rápidamente en una de las tecnologías fotovoltaicas de lámina delgada emergentes más prometedoras, debido a las excelentes propiedades de estos compuestos, que han producido su meteórico aumento de la eficiencia en tan sólo 10 años, alcanzando a tecnologías ya establecidas. No obstante, como toda tecnología poco madura presenta importantes problemas, como el uso de plomo, que es un metal tóxico, y sobre todo su baja estabilidad a largo plazo. En este trabajo de Tesis doctoral se ha tenido por objetivo la mejora en eficiencia y estabilidad de células solares basadas en perovskitas híbridas de haluros mediante la modificación de la capa activa o capa transportadora de huecos, bien mediante dopaje bien con aditivos moleculares o grafeno. Para ello, se ha requerido la optimización del método de preparación de láminas delgadas de los materiales que componen una célula solar, preparadas mediante diferentes métodos (depósito por giro [spin coating] y depósito en fase vapor). Se ha explorado la posibilidad de reducir el contenido en plomo mediante la sustitución parcial de Pb2+ por Bi3+ en láminas delgadas con estequiometría MAPb1-1.5xBixI3, analizando los efectos y mecanismos de los fenómenos observados y las implicaciones en dispositivos optoelectrónicos. Se han estudiado los efectos de aditivos en la capa activa de distintas perovskitas al añadir el pasivante PEAI o grafeno, y se han analizado los efectos en la eficiencia y estabilidad tanto de las capas activas como de las células solares. Finalmente, se han estudiado los efectos de la incorporación de grafeno a la capa trasportadora de huecos PEDOT:PSS en las características de células solares.