Stabilita a stárnutí materiálů pro solární články na bázi perovskitů

Abstract

Perovskitové (PVSK) solární články se v posledních několika letech staly hlavním proudem výzkumu. Poskytují velmi dobré laboratorní výsledky při přeměně energie. Problematickou částí PVSK je však jeho stabilita a citlivost k prostředí. V této práci jsme studovali degradaci a stárnutí PVSK s různými poměry MAI/PbI2 a různými kombinacemi vrstev transportujících náboj (CTL) po období dvou let. Poměry, které jsme použili pro MAI/PbI2, byly 0,9 a 1,0. Navíc jsme použili dva typy CTL, SnO2 jako vrstvu transportující elektrony a Spiro-OMeTAD jako vrstvu transportující díry. Morfologie vzorků byla charakterizována mikroskopií atomových sil. Spektra a mapování byly měřeny konfokální fotoluminiscenční (PL) mikrospektroskopií. Povrchový potenciál a fotovoltáž byly studovány pomocí Scanning Kelvin Probe ve tmě a při osvětlení. Použili jsme dva zdroje osvětlení, Solar Simulator a halogenovou žárovku. Studie Kelvin Probe ukazují, že vzorky s poměrem MAI/PbI2=0,9 jsou méně stabilní než vzorky s poměrem 1,0. Substrát ITO sklo významně ovlivnilo fotovoltáž vzorků. PL mapy ukazují významné lokální variace intenzit a rozdíly v PL spektrech. I přes určitou degradaci jsou vzorky perovskitu po dvou letech stále fotoaktivní.

Perovskite (PVSK) solar cells have become the mainstream research in the past few years. They generate very good laboratory results in the conversion of energy. However, the problematic part of PVSK is its stability and sensitivity to the environment. In this thesis, we studied the degradation and aging of the PVSK with different ratios of MAI/PbI2 and different combinations of the charge transporting layers (CTLs) after a period of two years. The ratios we used for MAI/PbI2 were 0.9 and 1.0. Moreover, we used two types of CTLs, SnO2 as the electron transporting layer and Spiro-OMeTAD as the hole transporting layer. The morphology of the samples was characterized by Atomic Force Microscopy. The spectra and mapping were measured by the Confocal Photoluminescence (PL) microspectroscopy. The surface potential and photovoltage were studied by Scanning Kelvin Probe in the dark and under illuminations. We used two sources of illumination, Solar Simulator and Halogen lamp. The Kelvin Probe studies illustrate that the samples with the ratio MAI/PbI2=0.9 are less stable than the samples with the ratio of 1.0. The substrate ITO glass significantly influenced the photovoltage of the samples. PL maps show significant local variation of intensities and differences in the PL spectra. In spite of some degradation, perovskite samples are still photoactive after two years.