Síntesis de perovskita CH3NH3PbI3 para el estudio de su degradación acelerada

Abstract

En este trabajo se obtuvieron películas de perovskita de triyoduro de plomo metilamonio (CH3NH3PbI3) por la técnica de drop casting en dos pasos. Para la fabricación se partió de una formulación ya conocida por el grupo de investigación, sin embargo, se mejoraron algunos parámetros. Como resultado se lograron películas compactas de policristalinas con fase tetragonal, de color gris oscuro de 1.3 μm a 4.4 μm de espesor por lo que se le tomaron como películas gruesas de perovskita. La brecha de energía prohibida que presentan las películas es de 1.54 eV, por lo que, una de sus posibles aplicaciones puede ser como capa absorbedora en una celda solar. De acuerdo a la literatura la perovskita se degrada en presencia de agua, y luz UV. Esta es la razón de la tesis y se centró en el estudio de estabilidad a condiciones extremas. Se utilizó un QUV Accelerated Weather tester donde es posible lograr condiciones de 100% de humedad relativa. Una vez terminado este proceso, se tiene una película color amarillo característica de uno de los precursores, PbI2 (yoduro de plomo) que en un lapso de tan sólo 5 minutos se transforma a color negro, característico de la perovskita. Esta transformación se comprobó analizando las muestras por espectroscopia UV/Vis, Microscopia óptica, Difracción de rayos X y Microscopia electrónica de Barrido. Se encontró que la relación de los precursores tiene un efecto en el comportamiento de regeneración, siendo la óptima la relación 1:1. Se demostró que la perovskita con yodo al regenerarse conserva su cristalinidad y de igual manera sucede con la perovskita que contiene bromo. Ésta última se sintetizó para comparar su estabilidad en las mismas condiciones que la de yodo. Un efecto notable después del proceso de regeneración, tanto para las películas de yodo como para las de bromo, aumenta la porosidad. Los resultados obtenidos en esta tesis demostraron que es posible que la perovskita se vuelva a generar a pesar de someterse a condiciones ambientales extremas.