Understanding the temperature and pressure dependence of the optoelectronic and structural properties of FAxMA1-xPbI3 perovskite solid solutions
Les perovskita orgàniques/inorgàniques híbrides han atret molta atenció des que es van introduir per primera vegada en un dispositiu fotovoltaic fa deu anys, obtenint una eficiència de el 3%. Des de llavors, l’eficiència de les cel·les solars de perovskita ha augmentat fins a gairebé igualar l’efici...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2020 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/670182 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/670182 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Perovskita Perovskite Pressió Presión Pressure MAPbI3 Ciències Experimentals 00 |
| Sumario: | Les perovskita orgàniques/inorgàniques híbrides han atret molta atenció des que es van introduir per primera vegada en un dispositiu fotovoltaic fa deu anys, obtenint una eficiència de el 3%. Des de llavors, l’eficiència de les cel·les solars de perovskita ha augmentat fins a gairebé igualar l’eficiència de les cel·les fotovoltaiques comercials de silici. A més, permet la fabricació de dispositius flexibles a un preu reduït. A causa de les seves propietats optoelectròniques excepcionalment bones, també s’està duent a terme una intensa recerca per trobar diferents aplicacions d’aquest tipus de materials, ja sigui com a sensors, làsers o díodes emissors de llum. No obstant això, encara s’han d’abordar alguns problemes que presenten, com la inestabilitat química o estructural en condicions ambientals. Per tal de comprendre millor l’estabilitat estructural i el paper exercit per la interacció entre el catió orgànic i la xarxa inorgànica, estudiem les propietats estructurals i optoelectròniques de les perovskita de la família FAxMA1-xPbI3 a diferents pressions (fins a 15 GPa) i temperatures (de 10 a 385 K). La nostra investigació d’aquest material és realitzada per mitjà d’espectroscòpia òptica no invasiva, com fotoluminiscència (PL), Raman i elipsometría. En els articles aquí recopilats es mostra el primer diagrama de fase complet de perovskita de iodur de plom de cations mixtes (formamidinio i metilamonio), en funció de la temperatura i la composició. Aquest diagrama pot servir per avaluar la concentració relativa òptima dels cations orgànics per estabilitzar la fase cúbica pel que fa als canvis de temperatura. Aquests materials també presenten una dependència atípica del bandgap amb temperatura, que en la literatura s’atribueix exclusivament a la renormalització del gap causa de la interacció electró-fonó. No obstant això, és aquest treball mostrem que els efectes d’expansió tèrmica també juguen un paper decisiu en la dependència del gap amb temperatura. De totes les combinacions de la família de perovskita d’halur organometàl·lic, MAPbI3 és probablement el més estudiat a causa de les seves excel·lents propietats. Se sap que la interacció entre el moviment dels cations orgànics i la gàbia inorgànica rígida té un paper decisiu en l’estructura cristal·lina d’aquest material. Per exemple, a causa de el desordre dinàmic de les molècules de metilamonio, la perovskita MAPbI3 adopta una fase cúbica altament simètrica a altes temperatures. Quan es refreda, tant la contracció de la xarxa com la reducció de la simetria a causa d’una transició a una fase ortorrómbica bloquegen les molècules de MA en els buits de la xarxa inorgànica. En els articles aquí compilats observem per primera vegada un efecte similar però a temperatura ambient, aplicant pressió hidrostàtica a el material. En ambdós casos, el bloqueig dels cations de MA es pot observar indirectament a través d’una reducció dràstica dels amples de línia de fonons en els mesuraments Raman. Demostrant, d’aquesta manera, que és possible alterar les propietats vibratòries del material aplicant una pressió controlada. Finalment, la modificació del valor del bandgap i la variació de l’estructura de bandes de sistema mixt FAxMA1-xPbI3 s’avalua en funció de la composició de FA amb elipsometría i fotoluminiscència. |
|---|