Dottorato in SCIENZE CHIMICHE

Titolo della tesi: Thermodynamic and kinetic study of the thermal decomposition processes of selected hybrid metal halide perovskites

Negli ultimi anni le perovskiti ibride organiche-inorganiche hanno suscitato notevole interesse per le loro applicazioni come materiali semiconduttori nelle celle solari. L’efficienza di conversione di questi dispositivi basati su questi materiali ha raggiunto valori pari a 25.2 %, e inoltre tali materiali sono ampiamente testati e con notevole successo in LED, laser e fotorilevatori. È ben noto il fatto che questi materiali presentano problemi di stabilità chimica e termica in presenza di umidità e di temperature relativamente elevate. Questi inconvenienti rappresentano le principali problematiche nell’utilizzo delle perovskiti ibride in dispositivi fotovoltaici reali. Quindi lo scopo principale degli studi sulle perovskiti ibride consiste nella risoluzione delle problematiche di stabilità chimica e termica mediante l’impiego di diversi cationi organici o inorganici da accoppiare con il sistema PbX3- o SnX3- (X =I, Br, Cl) in modo tale da minimizzarle. Attualmente la nostra attenzione è rivolta alle perovskiti formammidinio piombo ioduro (CH5N2PbI3) e formammidinio stagno ioduro (CH5N2SnI3). La stabilità termica, termodinamica e la cinetica di decomposizione termica sono state investigate mediante tecniche TG/DTA/DSC, XRD, KEMS e KEML. La stabilità termica di tali materiali è stata investigata mediante TG/DTA/DSC, mentre quella termodinamica con tecniche KEMS e KEML dalle quali sono stati ricavati anche parametri termodinamici insieme all'utilizzo di tecniche calorimetriche. Le cinetiche di decomposizione sono state studiate mediante TG/DTA/DSC e XRD con metodi isoconveriìsionali di Kissinger-Akahira-Sunose, Simon e il metodo di JMAK. Lo studio della perovskite di tetrametilammonio è riportato anche per confrontare la stabilità termica e termodinamica e dimostrare come essa dipenda anche dalla presenza o meno di idrogeni acidi nei cationi organici.