| dc.rights.license | http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 - Atribución-NoComercial | es_MX |
| dc.contributor | MARISOL GUIZADO RODRIGUEZ | es_MX |
| dc.contributor | MARIO ALEJANDRO RODRIGUEZ RIVERA | es_MX |
| dc.contributor.author | RICARDO ELIHU OCAMPO MACEDO | es_MX |
| dc.contributor.other | director - Director | es_MX |
| dc.coverage.spatial | MEX - México | es_MX |
| dc.date | 2018-09-14 | |
| dc.date.accessioned | 2022-05-18T16:54:23Z | |
| dc.date.available | 2022-05-18T16:54:23Z | |
| dc.identifier.uri | http://riaa.uaem.mx/handle/20.500.12055/2347 | |
| dc.description | RESUMEN
Recientemente, la perovskita de haluro de organometálico especialmente
CH3NH3PbX3 (X: I-, Br-, Cl-) ha atraído mucho interés de investigación por sus amplias aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos, transistores de
efecto de campo, diodos emisores de luz, sensores, dispositivos
fotovoltaicos, por mencionar algunos [1]. Estos materiales han demostrado
excelentes propiedades optoelectrónicas, como la banda prohibida (band
gap) apropiada, gran coeficiente de absorción de la luz, longitudes de
transporte de electrones / huecos equilibrados de largo alcance, y así
sucesivamente [2]. Además, estos materiales se pueden preparar
fácilmente mediante procesos de solución [3].
Se ha investigado una nueva configuración híbrida orgánico-inorgánico
ternario (TBHJ) compuesta de polímero, fullereno y perovskita, en sustratos
con ITO / PEDOT: PSS y aditivo de diiodooctano (DIO). Se logró mejorar la
eficiencia (PCE) en Los dispositivos TBHJ al utilizar DIO como aditivo en la
capa activa del dispositivo se le atribuye que este aditivo favorece a la
formación de la perovskita mejorando la eficiencia en ~28% con respecto a
celdas que solo tenían perovskita [4].
En este trabajo, se realizó una configuración híbrida de celdas solares
inorgánica-orgánica con estructura de heterounión ternaria (TBHJ) sobre
sustratos de vidrio / ITO / PEDOT: PSS / perovskita - P3HT-PC71BM / PFN
/ Field’s Metal (FF). El poli(3-hexiltiofeno), P3HT, se sintetizó la
polimerización por arilación directa con 0.075% de catalizador. Durante la
caracterización del polímero se obtuvo por resonancia magnética nuclear
(RMN) un porcentaje de la configuración de diadas HT de 94%, Infrarrojo
de transformada de Fourier (FT-IR), en el ultravioleta-visible (UV-vis) del
polímero en película se observó una λmax = 501 nm, por voltametría cíclica
(CV) se obtuvo un band gap de 2.38 eV, en la cromatografía de permeación
en gel (GPC) se obtuvo un peso molecular Mw =10615 ± 3.0 % g/mol y un
índice de polidispersidad de 1.44 ± 0.2 %. Por calorimetría diferencial de
barrido (DSC) se determinó la Tf = 202.1 °C y la Tc = 179.6 °C del P3HT. El
dispositivo logró alcanzar eficiencias (PCE) de 3.22% (%FF = 0.56, Voc =
0.62 V y Jsc = 9.182 mA/cm2).
La perovskita se preparó con deposición secuencial por sublimación de
CH3NH3I (MAI) en un sustrato con PbI2, respectivamente, y el método de
co-solución con PbI2 y MAI se disolvió en DMF y se depositó mediante spin
coating. La perovskita se caracterizó fisicoquímicamente por UV-vis,
microscopio óptico de refracción (ROM), difracción de rayos X (XRD), CV y
microscopía de fuerza atómica (AFM). Además, para preparar la capa
híbrida de perovskita, se probaron por diferentes metodologías. Uno de los
métodos fue preparar una solución de MAPbI3-P3HT-PC71BM en
clorobenceno utilizando perovskita en polvo, esta solución se depositó
mediante spin coating. Los dispositivos obtuvieron las siguientes
características optoelectricas: PCE = 1.78%, Jsc = 5.36 mA/cm2 (%FF =
0.55, Voc = 0.59 V).
La aportación de este trabajo es el desarrollo de un P3HT regiorregular por
arilación directa con una PCE arriba del 3%, optimización del método de
sublimación para sintetizar perovskita y queda como perspectiva la
optimización de la mezcla P3HT-perovskita-fullereno para la capa activa de
dispositivos ternarios TBHJ. Esta configuración puede ser un material
adecuado de bajo costo para mejorar las eficiencias en celdas orgánicas
(OPV), reducción de plomo en los dispositivos con capa activa PbMAI3, una
nueva alternativa en dispositivos híbridos. | es_MX |
| dc.description | ABSTRACT
Recently, organometallic halide perovskite especially CH3NH3PbX3 (X: I-,
Br-, Cl-) have attracted much research interests for their broad applications
in optoelectronic devices, including solar cells [1]. These materials have
shown excellent optoelectronic properties, such as appropriate direct band
gap, large light absorption coefficient, long-range balanced electron/hole
transport lengths, and so on [2]. Furthermore, these materials can be easily
prepared by solutions [3].
A new organic-inorganic hybrid ternary Bulk Heterojunction (TBHJ) hybrid
configuration comprised of nanostructured perovskite-low band gap
polymer-fullerene using bulk heterojunction (BHJ) composites on
ITO/PEDOT:PSS substrates and diiodooctane (DIO) additive has been
investigated. BHJ devices led to an increase in efficiency of ~28% with
respect to the cells without perovskite [4].
In this work, hybrid configuration of an organic-inorganic solar cell with
ternary bulk heterojunction (TBHJ) structure on glass
substrates/ITO/PEDOT:PSS/perovskite /P3HT-PC71BM/PFN/Field ́s Metal
was fabricated. Poly(3-hexylthiophene), P3HT, was synthesized by direct
arylation polymerization with low 0.075% of catalyst. The P3HT was
physicochemically characterized by nuclear magnetic resonance (NMR)
obtaining a percentage of the dyad configuration of 94%, infrared Fourier
transform (FT-IR), in the ultraviolet-visible (UV-vis) of the polymer in film a
λmax = 501 nm was observed, by cyclic voltammetry (CV) a band gap of 2.38
eV was obtained, a molecular weight Mw = 10615 ± 3.0 % g/mol and
polydispersity index of 1.44 ± 0.2 % were determined using gel permeation
chromatography (GPC). By differential scanning calorimetry (DSC), the Tf =
202.1 °C and Tc = 179.6 °C were determined. The device reached a
percentage of efficiency (PCE) of 3.22% (% FF = 0.56, Voc = 0.62 V and
Jsc = 9.182 mA/cm2).
Perovskite film was prepared with sequential deposition by sublimation of
PbI2 and CH3NH3I (MAI), respectively, and the co-solution method with PbI2
and MAI dissolved in DMF and deposited by spin-coating. Perovskite was
characterized by UV-vis, refracting optical microscope (ROM), X-ray
diffraction (XRD), CV, atomic force microscopy (AFM). Particularly, the
perovskite layers fabricated by sublimation method showed a better
morphology. Additionally, to prepare the hybrid layer of perovskite, different
methodologies were tested. One of them, was to prepare a solution of
MAPbI3-P3HT-PC71BM in chlorobenzene using perovskite powder
extracted by scraping of layers deposited in glass. This solution was
deposited by spin-coating.
The addition of the perovskite was done to have as a third component
system in the active layer and improve the photovoltaic response; however,
the efficiency of the devices decreased PCE = 1.78% by decreasing the Jsc
= 5.36 mA/cm2 (% FF = 0.55, Voc = 0.59 V).
The contribution of this work is the development of a regioregular P3HT by
direct arylation with a PCE above 3%, optimization of the sublimation
method to synthesize perovskite and the optimization of the P3HT-
perovskite-fullerene mixture for the active layer of perovskite remains as a
perspective TBHJ ternary devices. This configuration can be a suitable
material of low cost to improve the efficiencies in organic cells (OPV),
reduction of lead in the devices with active layer PbMAI3, a new alternative
in hybrid devices. | es_MX |
| dc.format | pdf - Adobe PDF | es_MX |
| dc.language | spa - Español | es_MX |
| dc.publisher | El autor | es_MX |
| dc.rights | embargoedAccess - En Embargo | es_MX |
| dc.subject | 7 - INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA | es_MX |
| dc.subject.other | 33 - CIENCIAS TECNOLÓGICAS | es_MX |
| dc.title | Estudio de un sistema híbrido, poli(3-hexiltiofeno)- perovskita como capa activa de dispositivos fotovoltaicos | es_MX |
| dc.type | masterThesis - Tesis de maestría | es_MX |
| uaem.unidad | Instituto de Investigación en Ciencias Básicas y Aplicadas (IICBA) - Instituto de Investigación en Ciencias Básicas y Aplicadas (IICBA) | es_MX |
| uaem.programa | Maestría en Sustentabilidad Energética - Maestría en Sustentabilidad Energética | es_MX |
| dc.type.publication | acceptedVersion | es_MX |
| dc.audience | researchers - Investigadores | es_MX |
| dc.date.embargoed | 2120-01-10 | |
| dc.date.received | 2019-01-21 | |
