Optimización y estudio con la temperatura de células solares basadas en perovskitas híbridas de múltiples cationes y haluros metálicos

Abstract

El aumento de la temperatura terrestre, impulsado por el uso de combustibles fósiles y la creciente demanda energética, ha agravado los fenómenos climáticos extremos. Paralelamente, la pandemia de COVID-19 y el conflicto Rusia-Ucrania han tenido un impacto significativo en la economía mundial, especialmente en el sector energético. Estos factores han puesto de relevancia la necesidad urgente de una transición hacia fuentes de energía con bajas emisiones de carbono, donde las energías renovables, como la solar, emergen como soluciones prometedoras. Esto incluye la adopción de nuevas tecnologías fotovoltaicas como las células solares basadas en perovskita. En el marco de esta tesis, se ha llevado a cabo la fabricación, caracterización, modelado circuital y simulación de células solares basadas en perovskita híbridas de haluros metálicos. El objetivo principal ha sido el desarrollo de dispositivos con alta eficiencia y la comprensión de los mecanismos físicos que influyen en su comportamiento, especialmente en respuesta a cambios de temperatura. Se ha puesto en marcha la línea completa de la fabricación de células solares de perovskita, donde se han fabricado dos tipos de dispositivos con estructura n-i-p utilizando capas activas de MAPbI3 y RbCsFAMAPb(IBr)3. Se ha conseguido optimizar el proceso de síntesis de materiales, el depósito de películas delgadas y el tratamiento superficial, logrando eficiencias superiores al 20 %. Además, se han empleado técnicas de caracterización optoelectrónicas para identificar las principales vías de recombinación de carga en dispositivos con configuraciones estándar (n-i-p) e invertida (p-i-n), haciendo un estudio con la temperatura. También se ha llevado a cabo un análisis exhaustivo de los mecanismos de transporte electrónico e iónico en las células solares fabricadas con múltiples cationes y múltiples haluros. Por último, los resultados experimentales obtenidos han sido validados mediante simulaciones 2D utilizando el software SILVACO TCAD. Este trabajo representa un avance en la comprensión y optimización de las células solares híbridas de perovskita, contribuyendo así al desarrollo de tecnologías fotovoltaicas más eficientes y sostenibles.