Fabricación y caracterización de celdas solares de perovskita de arquitectura invertida usando electrodos de óxido de níquel dopado con plata

Abstract

Las celdas solares de perovskita (PSCs) de arquitectura invertida (p-i-n PSCs)1 usando películas delgadas de óxido de níquel (NiOx) como capa transportadora de huecos (HTL) se puede fabricar usando la técnica de spin coating (SC), un proceso simplificado, además tiene el potencial de presentar una buena eficiencia de conversión de potencia (PCE). En el presente trabajo se fabricaron y caracterizaron p-i-n PSCs usando películas delgadas de NiOx dopados con plata (NiOx:Ag). Este trabajo está enfocado en mejorar las propiedades de la HTL, por ello se fabricó y caracterizó películas delgadas de NiOx:Ag en 1, 3 y 5 wt%, los cuales mostraron una mejora en la fotoconductividad y conductividad eléctrica en comparación con el NiOx sin dopar. De los resultados de las caracterizaciones se encontró que en la HTL había una mezcla de NiO y Ni2O3, por ello en este trabajo se emplea el termino NiOx para referirse al óxido de níquel en la HTL. Las HTLs se caracterizaron por técnicas como difracción de rayos X (XRD), espectroscopía Raman, espectroscopía de energía dispersiva (EDS), microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Finalmente, se fabricaron y caracterizaron las p-i-n PSCs utilizando NiOx:Ag como HTL. Se obtuvo que la PCE de la PSC fabricada empleando NiOx:Ag al 1 wt% fue de 9,70%, lo que fue mayor que la PCE de una celda fabricada con NiOx sin dopar, que presentó un valor de 8,77%.

Perovskite solar cells (PSCs) with inverted architecture (p-i-n PSCs) using nickel oxide (NiOx) thin film as a hole transport layer (HTL) can be fabricated using spin coating (SC), a simplified process, and have the potential to exhibit good power conversion efficiency (PCE). The present work, a result of meticulous research, involved fabricating and characterizing p-i-n PSCs using silver-doped NiOx (NiOx:Ag) thin films. This work focuses on improving the properties of HTL; therefore, NiOx:Ag thin films at 1, 3 and 5 wt% were fabricated and characterized, showing an improvement in photoconductivity and electrical conductivity compared to undoped NiOx. The characterizations revealed a mixture of NiO and Ni2O3 in the HTL, leading to the use of the term NiOx to refer to nickel oxide in the HTL. The HTLs were characterized by techniques such as X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, energy dispersive spectroscopy (EDS), atomic force microscopy (AFM), and scanning electron microscopy (SEM). Finally, p-i-n PSCs were fabricated and characterized using NiOx:Ag as HTL. The PCE of the PSC fabricated using 1 wt% NiOx:Ag was found to be 9.70%, higher than the PCE of a cell fabricated with undoped NiOx, which had a value of 8.77%.