Development of new synthesis processes and deposition of Perovskites for use in photovoltaic applications in coupling with monocrystalline silicon substrates [Sviluppo di nuovi processi di sintesi e deposizione di perovskiti per l'uso in applicazioni fotovoltaiche in accoppiamento con substrati di silicio monocristallino]

SIRNA, LORENZO

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Università degli studi di Catania

Development of new synthesis processes and deposition of Perovskites for use in photovoltaic applications in coupling with monocrystalline silicon substrates [Sviluppo di nuovi processi di sintesi e deposizione di perovskiti per l'uso in applicazioni fotovoltaiche in accoppiamento con substrati di silicio monocristallino]

dc:creator SIRNA, LORENZO

dc:date2025

Abstract

dc:description

Le perovskiti si sono affermate come uno dei materiali più promettenti per le tecnologie fotovoltaiche di nuova generazione, grazie alle loro elevate efficienze di conversione, ai bassi costi di produzione e alle proprietà modulabili. Tra queste, le perovskiti alogenate completamente inorganiche (AIHPs) hanno suscitato grande interesse per la loro stabilità e le caratteristiche optoelettroniche, che le rendono forti candidate per la realizzazione di celle solari a perovskite (PSC). Tuttavia, per sfruttare appieno il loro potenziale nelle applicazioni commerciali, le PSC devono superare ostacoli come l'impatto ambientale dei metodi sintetici tradizionali e il deterioramento delle prestazioni fotovoltaiche dovuto alla presenza di difetti sulla superficie della perovskite. La prima parte di questa tesi si concentra sullo sviluppo di nuovi processi di sintesi e tecniche di deposizione per le AIHPs, al fine di risolvere il problema dell'uso di solventi potenzialmente tossici come DMF e DMSO nella sintesi delle perovskiti. Inizialmente, il lavoro presenta la sintesi di nuovi precursori a base di piombo, gli addotti β-dichetonati con polieteri “Pb(hfa)2 ∙ glyme”. Questi precursori mostrano proprietà uniche, come la solubilità in solventi organici comuni, rendendoli idonei a una sintesi più ecologica delle perovskiti. Successivamente, la tesi descrive l'impiego di questi nuovi precursori in una sintesi in soluzione, green e one-pot di CsPbX3, utilizzando etanolo come solvente. Questa strategia rappresenta un'alternativa valida ai solventi comunemente usati nella sintesi delle perovskiti. I risultati dimostrano la produzione di cristalli e film di perovskite CsPbBr3 di alta qualità, depositati su diversi substrati, con eccellenti proprietà ottiche e stabilità, rendendoli adatti a una vasta gamma di applicazioni optoelettroniche. Inoltre, lo studio esplora la sintesi di compositi Cs4PbBr6/CsPbBr3, che mostrano una forte fotoluminescenza, risultando candidati ideali per dispositivi a emissione luminosa. La ricerca si estende anche alla sintesi di perovskite CsPbI3 in forma di nanoribbon unidimensionali, indagando le loro transizioni di fase reversibili, le proprietà ottiche e le implicazioni per la fabbricazione di dispositivi. Successivamente, viene introdotta una nuova tecnica di passivazione post-trattamento per le PSC, utilizzando il β-dichetonato liquido Hhfa, per ridurre i difetti sulla superficie delle perovskiti. Questo approccio semplice e rapido dimostra un miglioramento delle prestazioni fotovoltaiche delle PSC e delle celle solari tandem monolitiche Si/Perovskite. Questa attività è stata svolta durante il periodo presso il CEA-LITEN (presso l’INES Institut National de l’Energie Solaire, Le Bourget-du-Lac, Francia). L'ultimo capitolo della tesi descrive una strategia di incisione laser per la fabbricazione di Half-Cells a partire da celle solari Heterojunction in silicio (SHJ), al fine di ridurre le perdite di potenza delle celle e, di conseguenza, le perdite cell-to-module (CTM). Questa ricerca è stata condotta durante il periodo trascorso nell'industria (3SUN Enel Green Power group, Catania, Italia).

Degree

thesis:*

Grantor dc:publisher: Università degli studi di Catania
Year dc:date: 2025

Author and committee

dc:creator, dc:contributor.*

Author dc:creator: SIRNA, LORENZO
Contributors dc:contributor: MALANDRINO, Graziella
COMPAGNINI, Giuseppe Romano

Subjects

dc:subject × 19

Rights

dc:rights

Statement dc:rights: info:eu-repo/semantics/openAccess

license:NON PUBBLICO - Accesso privato/ristretto

license uri:iris.PRI01
Language dc:language: ita

Identifiers

dc:identifier.*

Handle dc:identifier: https://hdl.handle.net/20.500.11769/685432
OAI identifier oai:identifier: oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/685432