Bulk and Interfacial Engineering to Enhance Photovoltaic Properties of Iodide and Bromide Perovskite Solar Cells

Abstract

Perovskite solar cells (PSCs) have come to the forefront of photovoltaic technology due to their impressive power conversion efficiency (PCE) of up to 25%. This high efficiency comes together with great advances regarding large-scale deposition methods and a critical enhancement of device stabilities. However, important challenges remain in the shadows for commercialization of this technology. his thesis addresses issues related with the stability under real operation condicions and those associated with the interfacial interactions. For both purposes, two main perovskite materials based in methylammonium lead halides (MAPbX3) were optimized: MAPbI3 and MAPbBr3. Coupled with a wide number of instrumentak techniques for bulk and interfacial characterization, a robust method to fabricate PSCs under moisture conditions was developed using iodide derivatives. On the other han, interfacial engineering with lithium additives in MAPbBr3 devices promoted a decrease in recombination mechanisms allowing to achieve a record open circuit poetential approaching 1.6 V.

Las celdas solares de perovskita han alcanzado la primera línea de la tecnología fotovoltaica debido a las impresionantes eficiencias energéticas conseguidas, superando el 25% en la actualidad. Estos valores vienen acompañados de grandes avances como los métodos de depósito de los films a gran escala y a una mejora considerable en la estabilidad de estos dispositivos. Sin embargo, aún existen numerosas cuestiones que deben solucionarse para conseguir una comercialización real de esta tecnología. sta tesis doctoral aborda las cuestiones relacionadas precisamente con la estabilidad de los dispositivos bajo condiciones reales de operación, así como aquellas cuestiones relacionadas con las interacciones interfaciales. Para la consecución de ambos objetivos, dos formulaciones de perovskita han sido optimizadas con éxito: MAPbI3 y MAPbBr3. Junto con una amplia variedad de técnicas instrumentales de caracterización, tanto del bulk como de las regiones interfaciales, se ha desarrollado un método para la obtención de altas eficiencias bajo condiciones de humedad, así como la reducción de procesos de recombinación interfaciales que han permitido la obtención de valores récord de fotovoltage, alcanzanco los 1.6 V.