Advanced Characterization and Modelling of Charge Transfer in Perovskite Solar Cells

Abstract

Aquesta tesis inclou el treball fet en ICIQ sobre fabricació, caracterització, i modelització de cel·les solars de perovskita híbrida. Agafades des de la recerca en altres tipus de cel·les solars, les eines de anàlisi, les metodologies i, més important, la seva interpretació han sigut analitzades i adaptades a aquest nou tipus de dispositiu. Llavors, aquestes tècniques han sigut utilitzades per analitzar i entendre la influència de quatre diferents i nous transportadors de forats electrònics sobre el voltatge de cel·les de perovskita. Un altre estudi ha investigat la acumulació dels electrons en les cel·les per mig de petits canvis en el gruix de cada capa i analitzant les mostres per mig de les mateixes tècniques. Des de la meva estada internacional en els grups de Dr. Piers Barnes i Prof. Jenny Nelson en Imperial College London un altre estudi ha sigut complert sobre la complexa interpretació dels resultats de espectroscòpia de impedància en presència de ions mobles en les cel·les de perovskita. També està exposat tot el programari lliure que ha sigut desenvolupat per la adquisició i processament de dades i per la modelització deriva-difusió de cel·les solars de perovskita. Una versió actualitzada de aquesta tesis es pot trobar en https://github.com/ilario/documents_in_latex-PhD_thesis/

Esta tesis incluye el trabajo hecho en ICIQ sobre fabricación, caracterización, y modelización de celdas solares de perovskita hibrida. Provenientes desde la investigación en otros tipos de celdas solares, las herramientas de análisis, las metodologías, y, aún más importante, su interpretación han sido analizadas y adaptadas a este nuevo tipo de dispositivo. Entonces, estas técnicas han sido utilizadas para analizar y entender la influencia de cuatros diferentes y novedosos transportadores de huecos electrónicos sobre el voltaje de celdas de perovskita. Otro estudio ha investigado la acumulación de electrones en las celdas utilizando pequeños cambios en el grosor de cada capa y analizando las muestras con las mismas técnicas. Desde mi estancia internacional en los grupos del Dr. Piers Barnes y de la Prof. Jenny Nelson en Imperial College London otro estudio ha sido llevado al cabo sobre la complexa interpretación de los resultados de espectroscopia de impedancia en presencia de iones móviles en las celdas de perovskita. Además, se expone todos los programas libres que han sido desarrollados para la adquisición y procesamiento de datos y para la modelización deriva-difusión de celdas solares de perovskita. Una versión actualizada de esta tesis se puede encontrar en https://github.com/ilario/documents_in_latex-PhD_thesis/

This thesis includes the work done in ICIQ about fabrication, characterization, and modelling of hybrid perovskite solar cells. Coming from other kind of solar cells, the analysis tools, the methods, and, most importantly, their interpretation have been analysed and adapted to this new kind of device. Then, these techniques has been employed for analysing and understanding the influence of four different and novel hole transport materials on perovskite solar cells voltage. Another study focussed on the electrons accumulation in devices employing small variations in each stacked layer thickness and analysing the samples using the same techniques. From by international stay in Dr. Piers Barnes and Prof. Jenny Nelson groups in Imperial College London another study was originated exploring the complex interpretation of impedance spectroscopy results when applied on perovskite solar cells with mobile ions. Finally, all the free software that has been developed for data acquisition and processing and for drift-diffusion modelling of perovskite solar cells have been exposed. An updated version of this thesis can be found on https://github.com/ilario/documents_in_latex-PhD_thesis/