Teses e Dissertações
Palavra-chave: Monocamada Automontada
Estudos Sobre Dispositivos Fotovoltaicos Baseados Em Perovskitas: Influência Das Interfaces E Da Condição Atmosférica Do Ambiente De Produção
Helder Scapin Anizelli, Edson Laureto
Data da defesa: 30/06/2021
Compostos orgânico-inorgânicos sob a forma geral ABX3 (onde A é o constituinte
orgânico, B é um metal e X é um elemento halogênio) e que se organizam em uma
estrutura denominada perovskita, apresentam propriedades optoeletrônicas bastante
adequadas para aplicação em dispositivos fotovoltaicos. O baixo custo, a facilidade
de processamento, e a alta eficiência de conversão de luz em energia elétrica
apresentada por esses dispositivos, motivaram nos últimos anos um intenso
processo de investigação das propriedades destes materiais, com o consequente
aprimoramento de suas características, fazendo com que, atualmente, a eficiência
de dispositivos baseados nesses compostos já ultrapasse 25%, o que os torna uma
alternativa competitiva à, já muito bem, estabelecida tecnologia fotovoltaica baseado
no silício policristalino. No entanto, para que os dispositivos de perovskita alcancem
uma realidade de mercado, alguns desafios importantes ainda precisam ser
superados. Uma questão crucial é a relativamente baixa estabilidade química dos
compostos de perovskita, que sofrem um processo irreversível de degradação
quando expostos à atmosfera ambiente úmida, alta temperatura e radiação ultravioleta. Outra questão importante diz respeito ao processo de fabricação dos
dispositivos, que normalmente é executado inteiramente em um ambiente de
atmosfera inerte e livre de umidade, o que é uma exigência incompatível com uma
linha de produção. No presente trabalho, foram realizadas investigações no sentido
de contribuir para o avanço da tecnologia fotovoltaica baseada nas perovskitas,
abordando esses dois aspectos. Na primeira parte do trabalho, faz-se um relato da
influência da funcionalização das camadas transportadoras com monocamadas
automontadas, no sentido de promover tanto uma maior estabilidade química dos
filmes de perovskita quanto estender o tempo de vida útil de dispositivos
fotovoltaicos baseados nesses filmes. A inclusão de monocamadas automontadas
mostrou-se ser um artifício eficaz para este fim, tanto para dispositivos com estrutura
direta quanto com estrutura invertida. Já na segunda parte, é realizada uma
proposta de procedimento para confecção de dispositivos de perovskita em
ambiente de atmosfera aberta, com umidade relativa do ar em torno de 50% e em
temperatura ambiente em torno de 20 °C (condições bastante adequadas para uma
linha de produção). Os dispositivos produzidos a partir deste procedimento
demonstraram eficiências razoáveis, e através dos resultados de testes de
estabilidade, foram identificados os processos que levam à deterioração dos
parâmetros elétricos destes dispositivos com o transcorrer do tempo. Desta forma,
este trabalho de tese apresenta metodologias e procedimentos que podem contribuir
efetivamente para o aprimoramento da tecnologia fotovoltaica baseada em
compostos de perovskita.