Ottimizzazione del processo di produzione di celle solari a perovskite ibrida in ambiente ad umidità controllata

Climate change represents a challenge for humanity, with global impacts affecting the environment, society and the economy. Solar energy is considered an effective solution, as it is a renewable, clean and sustainable energy source. This technology contributes to the reduction of greenhouse gas emissions, promoting a transition towards a low-carbon economy. Furthermore, solar energy promotes the diversification of energy sources, reducing dependence on fossil fuels. Perovskite-based solar cells have recently established themselves as a promising technology, thanks to their characteristics of high photovoltaic conversion efficiency, low production cost and flexibility in design. From a scale-up perspective, one of the most important challenges for this technology are manufacturing in ambient conditions and stability to atmospheric agents. During the experimental thesis period, I produced hybrid perovskite photovoltaic devices (FAPbI3), in environmental conditions at different relative humidity ranges, measuring their characteristic figures of merit. Moreover, the deposition process was optimized using a two-step spin coating technique. Finally, different concentrations and combinations of rubidium and potassium salts were used to increase the photovoltaic performance of the solar cell.

Il cambiamento climatico rappresenta una sfida per l'umanità, con impatti globali che riguardano l’ambiente, la società e l’economia. L'energia solare è considerata una soluzione efficace, in quanto fonte energetica rinnovabile, pulita e sostenibile. Questa tecnologia contribuisce alla riduzione delle emissioni di gas serra, promuovendo una transizione verso un'economia a basse emissioni di carbonio. Inoltre, l'energia solare favorisce la diversificazione delle fonti energetiche, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili. Le celle solari a base di perovskiti si sono recentemente affermate come una tecnologia promettente in questo ambito, grazie alle loro caratteristiche di alta efficienza di conversione fotovoltaica, basso costo di produzione e flessibilità nella progettazione. In un'ottica di scale-up, una delle sfide più importanti per questa tecnologia è la fabbricazione in condizioni ambientali e la stabilità agli agenti atmosferici. Durante il periodo di tesi sperimentale, ho prodotto dispositivi fotovoltaici a perovskite ibrida (FAPbI3), in condizioni ambientali a differenti range di umidità relativa, misurandone le caratteristiche figure di merito. Inoltre, è stato ottimizzato il processo di deposizione mediante tecnica di spin coating a due steps. Infine, sono stati utilizzati diverse concentrazioni e combinazioni di sali di rubidio e potassio per aumentare le prestazioni fotovoltaiche della cella solare.