Ce travail de thèse porte sur la modélisation et la simulation numérique de cellules solaires à base de kësterite (CZTSé, CZTS) dans le but d’étudier leurs mécanismes physiques et d’améliorer la conception de ces dispositifs. Les kësterites sont une classe de matériaux que l’on peut déposer en couches minces et qui sont constitués d’éléments abondants sur Terre et donc à faible coût. Deux modèles numériques pour les cellules solaires CZTSe et CZTS sont proposés. Des simulations 1D et 2D sont réalisées: le logiciel SCAPS est utilisé pour étudier l’impact des couches de molybdène et de MoSe2, présents au contact arrière des cellules solaires CZTSe. Nous étudions également les propriétés idéales de couches d’interface alternatives qui pourraient remplacer le MoSe2 pour améliorer les performances des cellules solaires. La méthode des matrices de transfert (TMM) et le logiciel SCAPS sont utilisés conjointement pour effectuer des simulations optoélectroniques dans le but d’optimiser l’épaisseur du buffer (CdS) et le TCO (Transparent Conductive Oxide) afin de maximiser le courant de court-circuit (JSC ) des cellules solaires. Enfin Silvaco est utilisé pour réaliser des simulations 2D des joints de grains (GBs) du CZTSe présents à l’intérieur des absorbeurs polycristallins de la kësterite. Pour ce faire, des caractérisations KPFM sont effectuées dans le but de trouver des corrélations possibles entre les pertes de rendement et l'activité électrique des GBs. / This thesis deals with modeling and simulations of kesterite solar cells with the aim of studying their physical mechanisms and improving the design of the devices. Synthetic kesterites are thin film materials made of cheap/earth-abundant elements. Two numerical models for a Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) and a Cu2ZnSnS4 (CZTS) solar cell are proposed. The provided values of the material parameters, for all the layers of the solar cell, are obtained either from comparisons/analysis of data found in literature or, in some cases, from direct measurements. 1D and 2D simulations are performed: the software SCAPS is used to study the impact of the Molybdenum and the MoSe2 layers, present at the back contact of CZTSe solar cells. We investigate also the ideal properties of alternative interfacial layers that could replace the MoSe2 layer to improve the device performances. The transfer matrix method (TMM) and SCAPS are employed together to perform optoelectronic simulations with the aim of optimizing the thickness of the buffer (CdS) and the window (ITO) layers in order to maximize the short circuit current (JSC ) of the device. Finally Silvaco is used to perform 2D simulations of the CZTSe grain boundaries (GBs) present inside the polycrystalline kesterite absorbers. For the latter work, experimental Kelvin probe force microscopy (KPFM) characterizations are performed in order to find possible correlations between the performance losses and the electrical activity of the GBs.

Tesis por compendio / [EN] The increase in energy needs, particularly in terms of environmental protection, has greatly stimulated research in the field of photovoltaic conversion in recent years. Solar radiation provides an excellent resource for producing clean and sustainable electricity without toxic pollution or global warming, but in terms of high demand for energy for electricity production as well as the toxicity or scarcity of components constitute the solar cells, this solar transformation technology is still somewhat limited. Because these parameters constitute the main environmental concerns surrounding the photovoltaic industry. The compound Cu2ZnSnS4 (CZTS) can be considered as one of the most promising absorbent layer materials for low cost thin film solar cells. The abundance and non-toxicity of the constituent elements this promising material is the subject of this work. Obviously, this leads us to think about optimizing the other parameters influencing the formation of thin layers by the electrodeposition method. An electrochemical deposition technique which offers an advantageous alternative from an economic point of view and especially from the possibility of using large surface substrates. The initial focus was on determining the optimal parameters for the CZTS quaternary thin film development process. The electrodeposition is implemented by the technique of polarization of a potentiostatic electrode. Because this technique is based on the deposition potential of each substance constituting the electrolytic bath, a study has been conducted on the effect of the factors of complexity in order to assimilate these reduction potentials. Then, the annealing process which is a necessary step in the formation of absorbent layers in CZTS was mastered, under the influence of the complexity factor so as to reduce the annealing temperature while preserving the properties of the material. High quality kesterite films with a compact morphology and a well-defined crystal structure at low temperatures were synthesized using Na2SO4 as the complexing agent. Subsequently, the CZTS kesterite films were prepared on different conductive substrates (ITO, FTO and Mo / glass) due to specifying the effect of back contact. The best behavior is a specific combination of the parameters studied. This work made it possible in particular to master the composition of the films deposited, the annealing process as well as the necessary characterization techniques. Finally, our strategy implements a digital simulation of the CZTS solar cell using the SCAPS-1D software. After the experimental visualization of the thin layers of CZTS on different conductive substrates, modeling by the SCAPS-1D software of the CZTS solar cell device showed that the back-contact Mo mounts the best performances. / [ES] El aumento de las necesidades energéticas, particularmente en términos de protección del medio ambiente, ha estimulado en gran medida la investigación en el campo de la conversión fotovoltaica en los últimos años. La radiación solar proporciona un recurso excelente para producir electricidad limpia y sostenible sin contaminación tóxica o calentamiento global, pero en términos de alta demanda de energía eléctrica, así como la toxicidad o escasez de componentes que constituyen las células solares, esta tecnología de transformación solar todavía es algo limitada. En consecuencia estos parámetros constituyen las principales preocupaciones ambientales que rodean a la industria fotovoltaica. El compuesto Cu2ZnSnS4 (CZTS) puede considerarse como uno de los materiales absorbentes más prometedores para las células solares de película delgada de bajo costo. La abundancia y la no toxicidad de los elementos constitutivos de este prometedor material es el tema de este trabajo. Este objetivo nos ha llevado a pensar en optimizar los parámetros que influyen en la formación de capas delgadas por métodos electroquímicos. La técnica de deposición electroquímica o electrodeposición catódica ofrece una alternativa ventajosa desde un punto de vista económico y especialmente ofrece la posibilidad de utilizar sustratos de gran superficie. El enfoque inicial fue determinar los parámetros óptimos para el proceso de desarrollo de película delgada cuaternaria de CZTS. La electrodeposición se implementó mediante la técnica de polarización de un electrodo por el método potenciostático, o sea a potencial constante. Debido a que esta técnica se basa en el potencial de deposición de cada sustancia que constituye el baño electrolítico, se ha llevado a cabo un estudio sobre el efecto de los factores de complejidad para acercar estos potenciales de reducción. Una vez fueron depositadas las capas, se continuó con el estudio del proceso de recocido, que es un paso necesario en la formación de capas absorbentes de CZTS bajo la influencia del factor de complejidad, debido a que conviene reducir la temperatura de recocido mientras se intenta conservan las propiedades del material. Se sintetizaron películas de kesterita de alta calidad con una morfología compacta y una estructura cristalina bien definida a bajas temperaturas usando Na2SO4 como agente acomplejante. Posteriormente, las películas de kesterita CZTS se prepararon en diferentes sustratos conductores (ITO, FTO y Mo / vidrio) para estudiar el efecto del contacto posterior. Comprobamos que el mejor comportamiento se produce para una combinación específica de los parámetros estudiados. En particular este trabajo nos ha permitido controlar la composición de las películas depositadas, dominar el proceso de recocido y usar las técnicas de caracterización necesarias para evaluar la composicion, calidad y propiedades optoelectrónicas de las capas de CZTS sintetizadas. Finalmente, nuestra estrategia implementa una simulación digital de la célula solar CZTS utilizando el software SCAPS-1D. Después de la visualización experimental de las capas delgadas de CZTS en diferentes sustratos conductores, el modelado por el software SCAPS1D del dispositivo de células solares CZTS demostró que el contacto trasero Mo ofrece los mejores rendimientos. / [FR] L'augmentation des besoins énergétiques, notamment en matière de protection de l'environnement, a fortement stimulé la recherche dans le domaine de la conversion photovoltaïque ces dernières années. Le rayonnement solaire fournit une excellente ressource pour produire de l'électricité propre et durable sans pollution toxique ni réchauffement climatique, mais en termes de forte demande d'énergie pour la production de l’électricité ainsi que la toxicité ou la rareté des composants constituent les cellules solaires, cette technologie de transformation solaire est encore un peu limitée. En raison que ces paramètres constituent les principales préoccupations environnementales entourant l'industrie photovoltaïque. Le composé C2ZnSnS4 (CZTS) peut être considéré comme l'un des matériaux de couche absorbante les plus prometteurs pour les cellules solaires en couches minces à faible coût. L’abondance et la non-toxicité des éléments constitutifs ce matériau prometteur fait l'objet de ce travail. De toute évidence, cela nous amène à réfléchir pour optimiser les autres paramètres influençant la formation de couches minces par la méthode d'électrodéposition. Une technique de dépôt par voie électrochimique qui offre une alternative avantageuse du point de vue économique et surtout de la possibilité d’utiliser des substrats de grande surface. Initialement, l'accent était mis sur la détermination des paramètres optimaux pour le processus d’élaboration de couches minces du quaternaire CZTS. L'électrodéposition est mise en œuvre par la technique de polarisation d'une électrode potentiostatique. En raison, que cette technique reposant sur le potentiel de dépôt de chaque substance constituant le bain électrolytique, une étude a été menée sur l'effet des facteurs de complexité afin de rapprocher ces potentiels de réduction. Ensuite, Le processus de recuit qui est une étape nécessaire dans la formation de couches absorbantes en CZTS a été maîtriser, sous l'influence du facteur de complexité en raison de réduire la température de recuit tout en conservant les propriétés du matériau. Des films de kësterite de haute qualité avec une morphologie compacte et une structure cristalline bien définie à basse température ont été synthétisés en utilisant Na2SO4 comme agent complexant. Par la suite, les films de kestérite CZTS ont été préparés sur différents substrats conducteurs (ITO, FTO et Mo / verre) en raison de spécifier l'effet du contact arrière. Le meilleur comportement est une combinaison spécifique des paramètres étudiés. Ces travaux ont permis notamment de maîtriser la composition des films déposés, le processus de recuit ainsi que les techniques de caractérisation nécessaire. Finalement, notre stratégie met en œuvre une simulation numérique de la cellule solaire CZTS à l'aide du logiciel SCAPS − 1D. Après la visualisation expérimentale des couches minces de Czts sur différent substrats conducteur, une modélisation par le logiciel SCAPS-1D du dispositif CZTS cellules solaires a montré que le Mo contact arrière monte les meilleures performances. / [CA] L'augment de les necessitats energètiques, particularment en termes de protecció de l'entorn, ha estimulat en gran mesura la investigació en el camp de la conversió fotovoltaica en els últims anys. La radiació solar proporciona un recurs excel·lent per produir electricitat neta i sostenible sense contaminació tòxica ni escalfament global, però en termes de l'alta demanda d'energia elèctrica, així com la toxicitat o escassetat de components que constitueixen les cèl·lules solars, aquesta tecnologia de transformació solar encara trova barreres limitadores. En conseqüència aquests paràmetres constitueixen les principals preocupacions ambientals que envolten a la indústria fotovoltaica. El compost Cu2ZnSnS4 (CZTS) pot considerar-se com un dels materials absorbents més prometedors per a les cèl·lules solars de pel·lícula prima i de baix cost. L'abundància i la no toxicitat dels elements constitutius d'aquest prometedor material és el tema d'aquest treball. Aquest objectiu ens ha portat a treballar en l’optimització dels paràmetres que influeixen en la formació de capes primes de CZTS per mètodes electroquímics. La tècnica de deposició electroquímica o electrodeposició catòdica ofereix una alternativa avantatjosa des d'un punt de vista econòmic i especialment ofereix la possibilitat d'utilitzar substrats de gran superfície. L'enfocament inicial va ser determinar els paràmetres òptims per al procés de desenvolupament d’una pel·lícula prima quaternària de CZTS. La electrodeposició es va implementar mitjançant la tècnica de polarització d'un elèctrode pel mètode potenciostàtic, o siga a potencial constant. Aquesta tècnica es basa en el potencial de deposició de cada substància que constitueix el bany electrolític es diferent i per tant s'ha dut a terme un estudi sobre l'efecte dels factors de complexitat per tal apropar aquests potencials de reducció de tots els components involucrats. Un cop van ser dipositades les capes, es va continuar amb l’estudi del procés de recuit, que és un pas necessari en la formació de capes absorbents de CZTS sota la influència del factor de complexitat, a causa de la reducció de la temperatura de recuit mentre es conserven les propietats de l'material. Es van sintetitzar pel·lícules de kesterita d'alta qualitat amb una morfologia compacta i una estructura cristal·lina ben definida a baixes temperatures usant Na2SO4 com a agent acomplexant. Posteriorment, les pel·lícules de kesterita CZTS es van preparar en diferents substrats conductors (ITO, FTO i Mo / vidre) per estudiar l'efecte del contacte posterior sobre les capes fines. Obtinguerem que el millor comportament és una combinació específica dels paràmetres estudiats. En particular aquest treball ens ha permès controlar la composició de les pel·lícules dipositades, controlar el procés de recuit i usar les tècniques de caracterització necessàries per avaluar la composició, qualitat i propietats optoelectròniques de les capes de CZTS depositades. Finalment, en la nostra estratègia es va implementar una simulació numérica d’una cèl·lula solar de CZTS utilitzant el programari SCAPS-1D. Després de la visualització experimental de les capes primes de CZTS en diferents substrats conductors, el modelatge pel programari SCAPS-1D del dispositiu fotovoltaic de CZTS va demostrar que el contacte posterior de Mo és el que ofereix el millor rendiment. / I would like to thank the Moroccan Center for Scientific and Technical Research and the Doctoral school of the Polytechnic University of Valencia for the financial assistance they have allocated. I also extend my sincere thanks to the UPV Electron Microscopy Service and to Mr Ángel Sans Tresserras for their help to learn how to work with characterization techniques. / Toura, H. (2020). Elaboration and characterization by electrochemical technique CZTS thin layers for photovoltaic application [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/154334 / Compendio

In this master thesis, electrical characterization of thin film CuInxGa(1−x)Se2 solar cells produced by Midsummer AB were performed with the aim of determining the dominant recombination path of these cells. Current-Voltage (IV), Quantum Effinciency (QE), temperature dependent IV (IVT) and Drive-Level Capacitance Profiling (DLCP) was used with the objective to investigate the dominant recombination path as well as provide some insight of the solar cells in order to create a baseline model using the modelling software SCAPS (Solar cell CAPacitance Simulator). The IV produced mostly consistent results with slight variation, most likely due to non uniformity of equipment. The QE showed consistent results between all cells indicating a stable process for the sample preparation. Using IVT measurements were taken from a temperature of 115K −300K in order to obtain the activation energy for the dominant recombination path. By comparing it with the band gap energy from the QE measurement, it was found that the dominant recombination path is in either the space charge region or in the bulk of the CIGS and not at the hetero interface. DLCP measurement were made at both low temperature and at room temperature and revealed that the cells had a similar doping as other comparable cells at 7×1016cm−3 . The initial baseline model created in SCAPS show a good agreement with the measured IV and currently indicates a spike in the band alignment, supporting the results for the IVT measurement.

The current trend concerning the thinning of solar cell devices is mainly motivated by economic aspects, such as the cost of the used rare-earth elements, and by the requirements of emergent technologies. The introduction of ultra-thin absorber layers results in a reduction of used materials and thus contributes to a more cost-effective and time-efficient production process.However, the use of absorber layers with thicknesses below 500nm gives rise to multiple apprehensions, including concerns regarding light management and the absorber’s quality.Therefore, this experimental work presents a novel solar cell architecture that aims to tackle the issues of optical and electrical losses associated with ultra-thin absorber layers. To that end, a Hafnium Oxide (H f O2) rear side passivation layer was introduced in-between the copper indium gallium (di)selenide Cu(In, Ga)Se2, CIGS-based absorber layer and the Molybdenum (Mo) back contact. Then, the proposed Potassium Fluoride (KF) alkali treatment successfully established point contacts on the ALD-deposited oxide layer, resulting in a passivation effect with minimum current blockage.The established cell architecture showed significant improvements regarding both open circuit voltage (Open-Circuit Voltage (Voc)) and efficiency when compared to unpassivated reference devices. The used solar cell simulator (SCAPS) attributes the observed improvements to a reduced minority carrier recombination velocity at the rear side of the device. Moreover, the provided photoluminescence (PL) results report a higher peak intensity and lifetime for passivated devices.Furthermore, the overlay of the given external quantum efficiency (EQE) spectra with the performed simulations show that the HfO2 passivation layer improves the optical reflection from the rear contact over a wavelength interval ranging from 500 to 1100 nm, resulting in a short circuit current (Jsc) improvement. An increased quantum efficiency observed throughout almost the entire measurement range, confirms that the enhance in Jsc is also due to electronic effects.Here, a produced solar cell device including a 3nm-thick HfO2 rear passivation layer and a 500nm-thick 3-stage CIGS absorber, achieved a conversion efficiency of 9.8%.Further, the approach of combining an innovative rear surface passivation layer with a fluoride-based alkali treatment resulted in the development and successful characterisation of a 1-stage, 8.6% efficient solar cell. Such result, mainly due to a short circuit current (Jsc) enhancement, supports the introduction of more straightforward production steps, which allows a more cost-effective and time-efficient production process. The produced device consisted of a 500nm-thick CIGS absorber, rear passivated with an ultra-thin (2nm) HfO2 layer combined with a 0.6M KF treatment. / Den nuvarande trenden när det gäller solcellsanordningar huvudsakligen motiveras av ekonomiska aspekter, såsom kostnaden för att använda sällsynta jordartsmetaller, och av kraven i ny teknik. Införandet av ultratunna absorptionsskikt resulterar i en minskning av använda material och bidrar därmed till en mer kostnadseffektiv och tidseffektiv produktionsprocess.Användningen av absorptionsskikt med tjocklekar under 500 nm ger emellertid upphov till flera bekymmer, beträffande ljushantering och absorptorkvalitet.Därför presenterar detta experimentella arbete en ny solcellarkitektur som syftar till att ta itu med frågorna om optiska och elektriska förluster förknippade med ultratunna absorberlager. För detta ändamål infördes ett Hafnium Oxide (H f O2) bakre sidopassiveringsskikt mellan kopparindiumgallium (di) selenid Cu(In, Ga)Se2, CIGSbaserat absorberande skikt och Molybdenum (Mo) kontakt. Sedan upprättade den föreslagna kaliumfluorid (KF) alkali-behandlingen framgångsrikt punktkontakter på det ALD-avsatta oxidskiktet, vilket resulterade i en passiveringseffekt med minimal strömblockering.Den etablerade cellarkitektur visade signifikanta förbättringar avseende både öppna kretsspänningen (Voc) och effektivitet i jämförelse med opassiverad referensanordningar. Den använda solcellsimulatorn (SCAPS) tillskriver de observerade förbättringarna till en minskad minoritetsbärares rekombinationshastighet på enhetens baksida. Dessutom de tillhandahålls fotoluminescens (PL) resultat rapporterar en högre toppintensitet och livslängd för passive enheter.Dessutom visar överläggningen av det givna externa kvantitetseffektivitetsspektrumet (EQE) med de utförda simuleringarna att passiveringsskiktet HfO2 förbättrar den optiska reflektionen från den bakre kontakten över ett våglängdsintervall från 500 till 1100 nm, vilket resulterar i i en kortslutningsström (Jsc) förbättring. En ökad kvantverkningsgrad observerats i nästan hela mätområdet, bekräftar att öka i Jsc är också på grund av elektroniska effekter.Här, en producerad solcellsanordning innefattande en 3 nm-tjock HfO2 bakre passiveringsskikt och ett 500 nm-tjock 3-stegs CIGS absorber, uppnått en omvandlingseffektivitet på 9.8%.Vidare resulterade tillvägagångssättet att kombinera ett innovativt bakre ytpassiveringsskikt med en fluoridbaserad alkalibehandling i utvecklingen och framgångsrik karaktärisering av en 1-stegs, 8.6% effektivitet solcell. Ett sådant resultat, främst på grund av en kortslutningsström (Jsc) förbättring, stöder införandet av mer enkla produktionssteg, vilket möjliggör en mer kostnadseffektiv och tidseffektiv produktionsprocess. Den framställda anordningen bestod av ett 500 nm-tjock CIGS absorber, bakre passiverad med en ultra-tunn (2 nm) HfO2-skikt kombineras med en 0.6M KF behandling.

Numerical simulations of current-voltage characteristics of nanowire CdS/CdTe solar cells are performed as a function of temperature using SCAPS-1D. This research compares the experimental current-voltage (I-V) characteristics with the numerical (I-V) simulations obtained from SCAPS-1D at various temperatures. Various device parameters were studied which can affect the efficiency of the nanowire-CdS/CdTe solar cell. It was observed that the present simulated model explains the important effects of these solar cell devices, such as the crossover and the rollover effect. It was shown that the removal of defect in i-SnO2 is responsible for producing the crossover effect. In the past, the rollover effect has been explained by using back to back diode model in the literature. In this work, simulations were performed in order to validate this theory. At the back electrode, the majority carrier barrier height was varied from 0.4 to 0.5 eV, the curve corresponding to the 0.5 eV barrier showed a strong rollover effect, while this effect disappeared when the barrier was reduced to 0.4 eV. Thus, it was shown that the change of barrier height at the contact is a critical parameter in the rollover effect.

To cope with energy requirements the utilization of renewable energies, particularly the Sun supplies the biggest and abundant energy source in Earth. Photo-voltaic and solar cell are the well advance and burning technology and a field of hot research. Majority of research centers and universities are working in this field. 1G, 2G, 3G and next generation of photo-voltaic cells have been developed and still to improve its efficiency and to decrease it 0.2 $/W cost. Our work mainly based on the theoretical and physical analysis of thin-film Photovoltaic devices. We will explore different software used for the analysis of PV cells, and will analyse different simulation related to solar cells like open circuit voltage VOC, Short circuit current JSC, Fill Factor FF (%) and external Quantum efficiency (%) for thin film solar cell including CIGS, CIS, CGS, CdTe, SnS/CdS/ZnO etc. To have different analysis for different combination and different replacement for materials used in the solar cell fabrication. To cope with the PV cost and environmental hazards we have to find alternate solutions. / Ullah, H. (2015). Simulation studies of photovoltaic thin film devices [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48800

Tesis por compendio / [ES] Las células solares de perovskitas de haluros (HaPSC) se han convertido en uno de los principales candidatos para la producción de dispositivos fotovoltaicos de nueva generación. Sin embargo, su comercialización exige que cumplan estrictos requisitos de rendimiento, seguridad y longevidad. Se sabe que la estabilidad intrínseca de las perovskitas de haluro está estrechamente relacionada con la química de los defectos que se producen en su interior, ya que algún defecto puede participar o iniciar procesos de degradación. Además, algunos de los defectos más comunes en estos sistemas crean estados de trampa poco profundos y electrónicamente activos, que pueden influir en procesos clave como el transporte y recombinación de cargas, lo que los convierte en fundamentales para determinar el rendimiento de los dispositivos. La ingeniería de disolventes ha cobrado importancia como técnica para controlar la cristalización de películas delgadas de haluros de perovskita, lo que ha dado lugar a mejoras experimentalmente observables en la calidad y estabilidad de los cristales, así como a reducciones significativas en las densidades de defectos. A pesar de los importantes esfuerzos realizados recientemente para desarrollar las HaPSC, el rendimiento y la estabilidad de las composiciones con bandas prohibidas anchas han quedado rezagados con respecto a las composiciones para los dispositivos de unión única. El objetivo de esta tesis es abordar este problema desarrollando técnicas experimentales para mejorar las perovskitas inorgánicas de haluros mixtos. Aunque la ingeniería de disolventes puede introducir, reducir o pasivar defectos electrónicamente activos (dopantes) en las perovskitas de haluro, se han realizado relativamente pocas investigaciones sobre los procesos físicos que se producen en los sistemas dopados. Además, las químicas activas de estos sistemas, que aún se están investigando, pueden dar lugar a comportamientos transitorios o a la activación de procesos complejos, lo que complica los esfuerzos experimentales. En esta tesis, estos problemas se superan empleando simulaciones por ordenador para investigar el origen y los factores que dan lugar a niveles óptimos de dopaje en las HaPSCs. Esta tesis doctoral se compone de tres artículos que han sido publicados en revistas indexadas. Dos de ellos desarrollan técnicas experimentales para controlar la cristalización de la película y la estabilidad de las perovskitas de bandas prohibidas anchas. El tercer artículo investiga el papel que desempeñan los dopantes electrónicos en el rendimiento de los dispositivos y cómo pueden aprovecharse para producir HaPSC superiores. En conjunto, estos resultados aportan nuevos conocimientos y técnicas a los experimentadores que trabajan con dispositivos de alto rendimiento. / [CA] Les cèl·lules solars de perovskita d'halur (HaPSC) s'han convertit en un dels principals candidats per a la producció de dispositius fotovoltaics de nova generació. Tanmateix, la seua comercialització requereix que compleixen exigències estrictes en termes de rendiment, seguretat i longevitat. Se sap que l'estabilitat intrínseca de les perovskites d'halur està estretament relacionada amb les químiques de defectes que es produeixen dins d'elles, ja que algun defecte pot participar o iniciar processos de degradació. A m¿es, alguns defectes predominants en aquests sistemes creen estats de trampa poc profunds i electrònicament actius, que poden influir en processos clau com el transport i la recombinació de càrregues, fent-los clau per determinar el rendiment dels dispositius. L'enginyeria de dissolvents ha guanyat rellevància com a tècnica per controlar la cristal·lització de pel·lícules primes de perovskita d'halur, donant lloc a millores experimentalment observables en la qualitat i l'estabilitat dels cristalls, així com a reduccions significatives de la densitat de defectes. Malgrat els esforços recents substancials per desenvolupar les HaPSC, el rendiment i l'estabilitat de les composicions de bandes prohibides amples s'han quedat per darrere de les adequades per a dispositius d'unió única. L'objectiu d'aquesta tesi és abordar aquest problema mitjançant el desenvolupament de tècniques experimentals per millorar les perovskites inorgàniques d'halur mixtos. Tot i que l'enginyeria de dissolvents pot introduir, reduir o passivar defectes electrònicament actius (dopants) en perovskites d'halur, hi ha hagut relativament poques investigacions sobre els processos físics que es produeixen en sistemes dopats. A més, les químiques actives d'aquests sistemes, que encara s'estan investigant, poden donar lloc a comportaments transitoris o a l'activació de processos complexos, cosa que complica els esforços experimentals. En aquesta tesi, aquests problemes es superen mitjançant l'ús de simulacions per ordinador per investigar l'origen i els factors que donen lloc a nivells òptims de dopatge en les HaPSC. Aquesta tesi doctoral està formada per tres articles que s'han publicat en revistes indexades. Dos d'aquests desenvolupen tècniques experimentals per controlar la cristal·lització de la pel·lícula i l'estabilitat de les perovskites de bandes prohibides amples. El tercer article investiga el paper que tenen els dopants electrònics a l'hora de determinar el rendiment dels dispositius i com es poden aprofitar per produir HaPSC superiors. En conjunt, aquests resultats generen noves idees i proporcionen tècniques per als experimentadors que treballen amb dispositius d'alt rendiment. / [EN] Halide perovskite solar cells (HaPSCs) have become one of the leading candidates for the production of next generation photovoltaic devices. However, commercialisation requires them to meet stringent demands in terms of performance, safety and longevity. The intrinsic stability of halide perovskites is known to be closely related to defect chemistries occurring within them since some defects can participate in, or initiate, degradation processes. Moreover, some common defects in these systems create electronically active shallow trap states, which can influence key processes such as charge transport and recombination - making them key in determining device performance. Solvent engineering has gained relevance as a technique for controlling the crystallisation of halide perovskite thin films, leading to experimentally observable improvements in crystal quality and stability as well as meaningful reductions in defect densities. Despite substantial recent efforts into developing HaPSCs, the performance and stability of wide-bandgap compositions has lagged behind those suitable for single-junction devices. The aim of this thesis is to address this problem by developing experimental techniques for improving mix-halide inorganic perovskites. Although solvent engineering can introduce, reduce or passivate electronically active defects (dopants) in halide perovskites, there have been relatively few investigations into the physics occurring in doped systems. Moreover, the active chemistries in these systems, which are still under investigation, can result in transient behaviours or the activation of complex processes - complicating experimental efforts. In this thesis, these problems are overcome by employing computer simulations to investigate the origin and factors giving rise to optimal doping levels in HaPSCs. This doctoral thesis is made up of three articles which have been published in indexed journals. Two of these develop experimental techniques for controlling the film crystallisation and stability of wide-bandgap perovskites. The third article investigates the role of electronic dopants in determining device performance, and how they may be harnessed to produce superior HaPSCs. Together, these results generate new insights and provide techniques for experimentalists working with high performance devices. / This work was funded by the Generalitat Valenciana (ACIF/2020/286), the Ministerio de Economía y Competitividad (Grant Number PID2019-107137RB-C21), European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme (Marie Sklodowska-Curie grant No. 893194), the French Agence Nationale de la Recherche (contract number ANR-17-MPGA-0012), and the French government in the frame of the program of investments for the future (Programme d’investissement d’Avenir ANR-IEED-002-01) Alexander Wyn Stewart. acknowledges the Generalitat Valenciana and the EU for financial support (ACIF/2020/286). / Stewart, AW. (2024). Hybrid Perovskites for Photovoltaic Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202847 / Compendio