Device Modelling of Perovskite Solar Cells using Small Perturbation Methods

Abstract

Perovskite solar cells (PSC) have emerged as an important player in the search for producing c1ean and renewable energy at high efficiencies. However, there exist several bottlenecks to maximise their efficiency and stability. This thesis explores the physical mechanisms related to these limitations in operation and provides a deeper understanding as to how to overcome them. Through systematic experiments based on the small perturbation methods of Impedance Spectroscopy (IS) and Intensity Modulated Photocurrent Spectroscopy (IMPS), the perovskite/selective contact interfaces are identified as a critical factor that controls charge accumulation, recombination ando extraction. Therefore, these interfaces require to be carefully tuned in order to gain control over the device operation. Based on these insights, a robust equivalent circuit of the PSC is developed that provides a strong foundation for further development of these solar cells.

Las células solares de perovskite (PSC) se han convertido en un jugador importante en la búsqueda de producir energía limpia y renovable con altas eficiencias. Sin embargo, existen varios cuellos de botella para maximizar su eficiencia y estabilidad. Esta tesis explora los mecanismos físicos relacionados con estas limitaciones en la operación y proporciona una comprensión más profunda de cómo superarlas. A través de experimentos sistemáticos basados en los pequeños métodos de perturbación de la espectroscopia de impedancia (IS) y la espectroscopia de fotocorriente modulada de intensidad (IMPS), las interfaces de contacto perovskita / selectiva se identifican como un factor crítico que controla la acumulación de carga, la recombinación y la extracción. Por lo tanto, estas interfaces deben ajustarse con cuidado para poder controlar el funcionamiento del dispositivo. Sobre la base de estas ideas, se desarrolla un sólido circuito equivalente del PSC que proporciona una base sólida para el desarrollo posterior de estas células solares.