Optoelectronic properties of LaVO3 perovskite for photovoltaic applications investigated by surface potential measurements

La ricerca su materiali innovativi per applicazioni fotovoltaiche si è orientata negli ultimi anni verso lo studio delle perovskiti, per lo sviluppo di nuove tipologie di celle solari ad alta efficienza e basso costo; tuttavia, la commercializzazione di tali celle solari è ancora lontana, a causa della loro grande instabilità. L’ossido di lantanio-vanadio (LaVO3), che presenta la struttura cristallina della perovskite, è un materiale molto promettente per applicazioni fotovoltaiche, in quanto potrebbe risolvere il problema della stabilità. Gli obiettivi della tesi sono stati: lo studio delle proprietà ottiche ed elettriche del LaVO3; l’implementazione e l’ottimizzazione di un apparato sperimentale di surface photovoltage spectroscopy (SPS), insieme con lo sviluppo del relativo software di acquisizione dati. L’apparato per SPS è stato implementato con successo, il set-up sperimentale è stato ottimizzato ed è stato sviluppato un software per l’acquisizione dati.
 Lo studio delle proprietà morfologiche del LaVO3 alla nanoscala, condotto mediante microscopia a forza atomica, ha permesso l’identificazione delle condizioni di deposizione ottimali dei film sottili. Lo studio delle proprietà elettriche, condotto mediante scanning Kelvin probe microscopy, ha permesso la determinazione del valore dell’altezza barriera all’interfaccia LaVO3/ZnO e delle work function di ZnO e LaVO3. Si noti che il valore di work function del LaVO3 non era mai stato riportato prima in letteratura. Le misure SPV sul LaVO3 hanno generato un segnale minore del limite di rilevazione dell’apparato: ciò significa che le coppie elettrone-lacuna fotogenerate non vengono separate e raccolte in modo efficiente. In conclusione, il LaVO3 è noto per avere proprietà ottiche ottimali ed elevata stabilità, che sono vantaggi considerevoli per eventuali dispositivi fotovoltaici. Tuttavia, le misure di SPV hanno chiaramente dimostrato che questo materiale non è ottimale come mezzo per il trasporto di carica.