BR112016011873B1 - Dispositivo fotovoltaico em que a camada ativa compreende um material de perovskita e um material mesoporoso - Google Patents

Dispositivo fotovoltaico em que a camada ativa compreende um material de perovskita e um material mesoporoso Download PDF

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Abstract

dispositivo fotovoltaico em que a camada ativa compreende um material de perovskita e um material mesoporoso. trata-se de dispositivos fotovoltaicos, tais como células solares, baterias de células solares híbridas e outros tais dispositivos que podem incluir uma camada ativa disposta entre dois eletrodos, em que a camada ativa tem material de perovskita e outro material tal como material mesoporoso, camadas interfaciais, camadas interfaciais de revestimento fino e combinações dos mesmos. o material de perovskita pode ser fotoativo. o material de perovskita pode estar disposto entre dois ou mais outros materiais no dispositivo fotovoltaico. a inclusão desses materiais em várias disposições dentro de uma camada ativa de um dispositivo fotovoltaico pode aprimorar o desempenho do dispositivo. outros materiais podem estar incluídos para aprimorar adicionalmente o desempenho do dispositivo, tais como, por exemplo: perovskitas adicionais e camadas interfaciais adicionais.

Description

ANTECEDENTES
[0001] O uso de fotovoltaicos (PVs) para gerar potência elétrica a partir de energia solar ou radiação pode fornecer muitos benefícios que incluem, por exemplo, uma fonte de alimentação, baixas ou zero emissões, produção de potência independente da grade de fornecimento de potência, estruturas físicas duráveis (sem partes móveis), sistemas estáveis e confiáveis, construção modular, instalação relativamente rápida, fabricação e uso seguros e boa opinião pública e aceitação de uso.
[0002] O documento WO2013/171517 A1, o artigo “Perovskitas: aemergência de uma nova era para células solares de alta eficiência e baixo custo”, H.J.Snaith, J. Phys, Chem. Lett. Vol. 4 No. 21, pp 3623-3630, 2013 e os documentos WO 2013/084029 A1 e US 2013/104969 A1 revelam dispositivos fotovoltaicos.SUMÁRIO
[0003] É fornecido um dispositivo fotovoltaico que compreende um primeiro eletrodo, um segundo eletrodo (3902); e uma camada ativa disposta pelo menos parcialmente entre o primeiro e o segundo eletrodos. A camada ativa compreende uma primeira camada interfacial compreendendo NiO, uma segunda camada interfacial compreendendo ZnO, um material de transporte de carga disposto adjacente e em contato com o NiO e uma camada fotoativa disposta entre e adjacente a e em contato com a segunda camada interfacial e a primeira camada interfacial, a camada fotoativa compreendendo uma perovskita tendo a fórmula CMX3; em que C compreende um ou mais cátions, cada um selecionado do grupo que consiste em metais do Grupo 1, metais do Grupo 2, cátions orgânicos e combinações dos mesmos, em que M compreende um ou mais metais, cada um selecionado do grupo que consiste em Fe, Co, Ni, Cu, Sn, Pb, Bi, Ge, Ti, Zn e combinações dos mesmos; e em que X compreende um ou mais ânions, cada um selecionado do grupo que consiste em halogenetos, sulfeto, seleneto e combinações dos mesmos.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0004] A Figura 1 é uma ilustração de projeto de DSSC que retrata várias camadas da DSSC de acordo com algumas modalidades da presente revelação, que não faz parte da presente invenção reivindicada.
[0005] A Figura 2 é outra ilustração de projeto de DSSC que retrata várias camadas da DSSC de acordo com algumas modalidades da presente revelação, que não faz parte da presente invenção reivindicada.
[0006] A Figura 3 é uma ilustração exemplificativa de projeto de dispositivo de BHJ de acordo com algumas modalidades da presente revelação, que não faz parte da presente invenção reivindicada.
[0007] A Figura 4 é uma vista esquemática de uma célula fotovoltaica típica que inclui uma camada ativa de acordo com algumas modalidades da presente revelação, que não faz parte da presente invenção reivindicada.
[0008] A Figura 5 é um esquema de um dispositivo de DSSC de estado sólido típico de acordo com algumas modalidades da presente revelação, que não faz parte da presente invenção reivindicada.
[0009] A Figura 6 é uma representação de componentes de uma bateria PV híbrida exemplificativa de acordo com algumas modalidades da presente revelação, que não faz parte da presente invenção reivindicada.
[0010] A Figura 7 é um diagrama estilizado que ilustra componentes de um dispositivo PV exemplificativo de acordo com algumas modalidades da presente revelação, que não faz parte da presente invenção reivindicada.
[0011] A Figura 8A é um diagrama estilizado que ilustra uma bateria PV híbrida de acordo com algumas modalidades da presente revelação, que não faz parte da presente invenção reivindicada.
[0012] A Figura 8B é um diagrama equivalente elétrico relacionado a uma bateria PV híbrida de acordo com algumas modalidades da presente revelação, que não faz parte da presente invenção reivindicada.
[0013] A Figura 9 é um diagrama estilizado que mostra componentes de um dispositivo PV exemplificativo de acordo com algumas modalidades da presente invenção reivindicada.
[0014] A Figura 10 é um diagrama estilizado que mostra componentes de um dispositivo PV exemplificativo de acordo com algumas modalidades da presente revelação, que não faz parte da presente invenção reivindicada.
[0015] A Figura 11 é um diagrama estilizado que mostra componentes de um dispositivo PV exemplificativo de acordo com algumas modalidades da presente revelação, que não faz parte da presente invenção reivindicada.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERENCIAIS
[0016] Aprimoramentos em vários aspectos de tecnologias PV compatíveis com PVs orgânicos, não orgânicos e/ou híbridos prometem reduzir ainda mais os custos tanto de OPVs quanto de outros PVs. Por exemplo, algumas células solares, tais como células solares sensibilizadas por corante de estado sólido, podem tirar vantagem de componentes alternativos de alta estabilidade e rentáveis inovadores, tais como materiais de transporte de carga de estado sólido (ou, coloquialmente, “eletrólitos de estado sólido”). Além disso, vários tipos de células solares podem vantajosamente incluir material interfacial e outros materiais que podem, entre outras vantagens, ser mais rentáveis e duráveis do que opções convencionais atualmente em existência.
[0017] A presente revelação refere-se, em geral, a composições de matéria, aparelho e métodos para uso de materiais em células fotovoltaicas na criação de energia elétrica a partir de radiação solar. Mais especificamente, esta revelação se refere a composições fotoativas e outras composições de matéria, assim como aparelho, métodos de uso e formação de tais composições de matéria.
[0018] Exemplos dessas composições de matéria podem incluir, por exemplo, materiais de transporte de espaço vazio e/ou materiais que podem ser adequados para uso como, por exemplo, camadas interfaciais, corantes e/ou outros elementos de dispositivos PV. Tais compostos podem ser empregados em uma variedade de dispositivos PV, tais como células de heterojunção (por exemplo, de bicamada e em massa), células híbridas (por exemplo, orgânicos com CH3NH3PbI3, nanobastões de ZnO ou pontos quânticos de PbS) e DSSCs (células solares sintetizadas por corante). O último citado, DSSCs, existe em três formas: eletrólitos à base de solvente, eletrólitos líquidos iônicos e transportadores de espaço vazio de estado sólido (ou DSSCs de estado sólido, isto é, SS-DSSCs). As estruturas de SS-DSSC, de acordo com algumas modalidades, podem ser substancialmente livres de eletrólito que contêm, em vez de materiais de transporte de espaço vazio tais como espiro- OMeTAD, CsSnI3 e outros materiais ativos.
[0019] Alguns ou todos os materiais, de acordo com algumas modalidades da presente revelação, também podem ser vantajosamente usados em qualquer orgânico ou outro dispositivo eletrônico, com alguns exemplos que incluem, mas não são limitados a: baterias, transistores de efeito de campo (FETs), diodos emissores de luz (LEDs), dispositivos ópticos não lineares, memristores, capacitores, retificadores e/ou antenas de retificação.
[0020] Em algumas modalidades, a presente revelação pode fornecer PV e outros dispositivos similares (por exemplo, baterias, baterias PV híbridas, PVs de múltiplas junções, FETs, LEDs, etc.). Tais dispositivos podem, em algumas modalidades, incluir material ativo aprimorado, camadas interfaciais e/ou um ou mais materiais de perovskita. Um material de perovskita pode ser incorporado em vários dentre um ou mais aspectos de um PV ou outro dispositivo. Um material de perovskita, de acordo com algumas modalidades, pode ter a fórmula geral CMX3, em que: C compreende um ou mais cátions (por exemplo, uma amina, uma amônia, um metal do Grupo 1, um metal do Grupo 2 e/ou outros cátions ou compostos semelhantes a cátion); M compreende um ou mais metais (que incluem exemplares de Fe, Co, Ni, Cu, Sn, Pb, Bi, Ge, Ti e Zr); e X compreende um ou mais ânions. Os materiais de perovskita, de acordo com várias modalidades, são discutidos em mais detalhes abaixo.
CÉLULAS FOTOVOLTAICAS E OUTROS DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS
[0021] Algumas modalidades de PV podem ser descritas, a título de referência, para várias representações ilustrativas de células solares, conforme mostrado nas Figuras 1, 3, 4 e 5, que não fazem parte da presente invenção reivindicada. Por exemplo, uma arquitetura de PV exemplificativa, de acordo com algumas modalidades, pode ser substancialmente da forma substrato- anodo-IFL-camada ativa-IFL-catodo. A camada ativa de algumas modalidades pode ser fotoativa e/ou a mesma pode incluir material fotoativo. Outras camadas e materiais podem ser utilizados na célula conforme é conhecido na técnica. Além disso, deve-se observar que o uso do termo “camada ativa” de forma alguma restringe ou define, explícita ou implicitamente, as propriedades de qualquer outra camada — por exemplo, em algumas modalidades, uma ou ambas as IFLs também podem ser ativas na medida em que possam ser semicondutivos. Em particular, em referência à Figura 4, uma célula PV genérica estilizada 2610 é retratada, que ilustra a natureza altamente interfacial de algumas camadas dentro do PV. O PV 2610 representa uma arquitetura genérica aplicável a diversos dispositivos PV, tais como modalidades de DSSC PV. A célula PV 2610 inclui uma camada transparente 2612 de vidro (ou material similarmente transparente à radiação solar) que permite que a radiação solar 2614 se transmita através da camada. A camada transparente de algumas modalidades também pode ser referida como um substrato (por exemplo, assim como a camada de substrato 1507 da Figura 1), e pode compreender qualquer um ou mais dentre uma variedade de materiais rígidos ou flexíveis tais como: vidro, polietileno, PET, Kapton, quartzo, folha de alumínio, folha de ouro ou aço. A camada fotoativa 2616 é composta de doador de elétron ou material de tipo p 2618 e receptor de elétron ou material de tipo n 2620. A camada ativa ou, conforme retratado na Figura 4, a camada fotoativa 2616, é sanduichada entre duas camadas de eletrodo eletricamente condutivas 2622 e 2624. Na Figura 4, a camada de eletrodo 2622 é um material de ITO. Conforme anteriormente observado, uma camada ativa de algumas modalidades não precisa necessariamente ser fotoativa, embora no dispositivo mostrado na Figura 4, seja. A camada de eletrodo 2624 é um material de alumínio. Outros materiais podem ser usados conforme é conhecido na técnica. A célula 2610 também inclui uma camada interfacial (IFL) 2626, mostrada no exemplo da Figura 4 como um material de PEDOT:PSS. A IFL pode auxiliar na separação de carga. Em algumas modalidades, a IFL 2626 pode compreender um composto orgânico fotoativo de acordo com a presente revelação como uma monocamada automontada (SAM) ou como uma película fina. Em outras modalidades, a IFL 2626 pode compreender uma bicamada de revestimento fino, que é discutida em mais detalhes abaixo. Também pode haver uma IFL 2627 no lado de alumínio-catodo do dispositivo. Em algumas modalidades, a IFL 2627 no lado de alumínio-catodo do dispositivo também pode, ou em vez disso, compreender um composto orgânico fotoativo de acordo com a presente revelação como uma monocamada automontada (SAM) ou como uma película fina. Em outras modalidades, a IFL 2627 no lado de alumínio-catodo do dispositivo também pode, ou em vez disso, compreender uma bicamada de revestimento fino (novamente, discutida em mais detalhes abaixo). Uma IFL, de acordo com algumas modalidades, pode ser de caráter semicondutivo, e pode ser de tipo p ou de tipo n. Em algumas modalidades, a IFL no lado de catodo do dispositivo (por exemplo, a IFL 2627 conforme mostrada na Figura 4) pode ser de tipo p, e a IFL no lado de anodo do dispositivo (por exemplo, a IFL 2626 conforme mostrada na Figura 4) pode ser de tipo n. Em outras modalidades, entretanto, a IFL no lado de catodo pode ser de tipo n e a IFL no lado de anodo pode ser de tipo p. A célula 2610 é fixada a conectores 2630 e a uma unidade de descarga 2632, tal como uma bateria.
[0022] Ainda mais modalidades podem ser descritas a título de referência à Figura 3, que retrata um projeto de dispositivo de BHJ estilizado e inclui: substrato de vidro 2401; eletrodo de ITO (óxido de índio enriquecido com estanho) 2402; camada interfacial (IFL) 2403; camada fotoativa 2404; e catodos de LiF/Al 2405. Os materiais de construção de BHJ mencionados são meros exemplos; qualquer outra construção de BHJ conhecida na técnica pode ser usada em consistência com a presente revelação. Em algumas modalidades, a camada fotoativa 2404 pode compreender quaisquer um ou mais materiais que a camada ativa ou fotoativa 2616 do dispositivo da Figura 4 possam compreender.
[0023] A Figura 1 é uma ilustração simplificada de DSSC PVs de acordo com algumas modalidades (que não fazem parte da presente invenção reivindicada), mencionadas no presente documento para propósitos de ilustração da montagem de tais PVs exemplificativos. Uma DSSC exemplificativa, conforme mostrada na Figura 1, pode ser construída de acordo com o seguinte: a camada de eletrodo 1506 (mostrada como óxido de estanho enriquecido com flúor, FTO) é depositada em uma camada de substrato 1507 (mostrada como vidro). A camada mesoporosa ML 1505 (que pode, em algumas modalidades, ser TiO2) é depositado na camada de eletrodo 1506, então, o fotoeletrodo (que até agora compreende a camada de substrato 1507, a camada de eletrodo 1506 e a camada mesoporosa 1505) é embebido em um solvente (não mostrado) e corante 1504. Isso deixa o corante 1504 ligado à superfície da ML. Um contraeletrodo separado é feito compreendendo uma camada de substrato 1501 (também mostrada como vidro) e uma camada de eletrodo 1502 (mostrada como Pt/FTO). O fotoeletrodo e o contraeletrodo são combinados, ao ensanduichar as várias camadas 1502 a 1506 entre as duas camadas de substrato 1501 e 1507 conforme mostrado na Figura 1, e ao permitir que camadas de eletrodo 1502 e 1506 sejam utilizadas como um catodo e um anodo, respectivamente. Uma camada de eletrólito 1503 é depositada diretamente no fotoeletrodo concluído após a camada de corante 1504 ou através de uma abertura no dispositivo, tipicamente um espaço vazio pré-perfurado por jateamento de areia no substrato de contraeletrodo 1501. A célula também pode ser fixada a conectores e a uma unidade de descarga, tal como uma bateria (não mostrada). A camada de substrato 1507 e a camada de eletrodo 1506, e/ou a camada de substrato 1501 e a camada de eletrodo 1502 devem ser de transparência suficiente para permitir que a radiação solar passe através do corante fotoativo 1504. Em algumas modalidades, o contraeletrodo e/ou fotoeletrodo podem ser rígidos, enquanto em outras, um ou ambos podem ser flexíveis. As camadas de substrato de várias modalidades podem compreender qualquer um ou mais dentre: vidro, polietileno, PET, Kapton, quartzo, folha de alumínio, folha de ouro e aço. Em certas modalidades, uma DSSC pode incluir adicionalmente uma camada de captura de luz 1601, conforme mostrado na Figura 2, para dispersar a luz incidente a fim de aumente o comprimento de trajetória da luz através da camada fotoativa do dispositivo (aumentado, desse modo, a probabilidade da luz ser absorvida na camada fotoativa).
[0024] Em outras modalidades, a presente revelação fornece DSSCs de estado sólido. As DSSCs de estado sólido, de acordo com algumas modalidades, podem fornecer vantagens tais como falta de problemas com vazamento e/ou corrosão que podem afetar as DSSCs que compreendem eletrólitos líquidos. Além disso, um portador de carga de estado sólido pode fornecer física de dispositivo mais rápida (por exemplo, transporte de carga mais rápido). Adicionalmente, eletrólitos de estado sólido podem, em algumas modalidades, ser fotoativos e, portanto, contribuem para a potência derivada a partir de um dispositivo de DSSC de estado sólido.
[0025] Alguns exemplos de DSSCs de estado sólido podem ser descritos a título de referência à Figura 5 (que não faz parte da presente invenção reivindicada), que é um esquema estilizado de uma DSSC de estado sólido típica. Conforme com a célula solar exemplificativa retratada, por exemplo, na Figura 4, uma camada ativa compreendida do primeiro e do segundo material ativo (por exemplo, condutivo e/ou semicondutivo) (2810 e 2815, respectivamente) é sanduichada entre os eletrodos 2805 e 2820 (mostrados na Figura 5 como Pt/FTO e FTO, respectivamente). Na modalidade mostrada na Figura 5, o primeiro material ativo 2810 é material ativo de tipo p, e compreende um eletrólito de estado sólido. Em certas modalidades, o primeiro material ativo 2810 pode compreender um material orgânico tal como espiro- OMeTAD e/ou poli(3-hexiltiofeno), um binário inorgânico, um ternário, um quaternário ou mais complexo, qualquer material semicondutivo sólido ou qualquer combinação dos mesmos. Em algumas modalidades, o primeiro material ativo pode adicionalmente, ou em vez disso, compreender um óxido e/ou um sulfeto, e/ou um selenieto, e/ou um iodeto (por exemplo, CsSnI3). Assim, por exemplo, o primeiro material ativo de algumas modalidades pode compreender um material de tipo p de estado sólido, que pode compreender sulfeto de cobre e índio e, em algumas modalidades, pode compreender selenieto de cobre, índio e gálio. O segundo material ativo 2815 mostrado na Figura 5 é material ativo de tipo n e compreende TiO2 revestido com um corante. Em algumas modalidades, o segundo material ativo pode, de modo semelhante, compreender um material orgânico tal como espiro-OMeTAD, um binário inorgânico, ternário, quaternário ou mais complexo ou qualquer combinação dos mesmos. Em algumas modalidades, o segundo material ativo pode compreender um óxido tal como alumina e/ou pode compreender um sulfeto, e/ou pode compreender um selenieto. Assim, em algumas modalidades, o segundo material ativo pode compreender sulfeto de cobre e índio e, em algumas modalidades, pode compreender metal de selenieto de cobre, índio e gálio. O segundo material ativo 2815 de algumas modalidades pode constituir uma camada mesoporosa. Além disso, além de ser ativo, um ou tanto o primeiro quanto o segundo materiais ativos 2810 e 2815 podem ser fotoativos. Em outras modalidades (não mostradas na Figura 5), o segundo material ativo pode compreender um eletrólito sólido. Além disso, nas modalidades em que tanto o primeiro quanto o segundo material ativo 2810 e 2815 compreendem um eletrólito sólido, o dispositivo PV pode carecer de uma quantidade eficaz de eletrólito líquido. Embora mostrada e mencionada na Figura 5 como sendo de tipo p, uma camada de estado sólido (por exemplo, o primeiro material ativo que compreende eletrólito sólido) pode, em algumas modalidades, em vez disso, ser semicondutiva de tipo n. Em tais modalidades, então, o segundo material ativo (por exemplo, TiO2 (ou outro material mesoporoso) conforme mostrado na Figura 5) revestido com um corante pode ser semicondutivo de tipo p (em oposição ao semicondutivo de tipo n mostrado e discutido em relação à Figura 5).
[0026] As camadas de substrato 2801 e 2825 (ambas mostradas na Figura 5 como vidro) formam as respectivas camadas superiores e inferiores externas da célula exemplificativa da Figura 5. Essas camadas podem compreender qualquer material de transparência suficiente para permitir que a radiação solar passe através da camada ativa/fotoativa que compreende corante, o primeiro e o segundo material ativo e/ou fotoativo 2810 e 2815, tal como vidro, polietileno, PET, Kapton, quartzo, folha de alumínio, folha de ouro e/ou aço. Além disso, na modalidade mostrada na Figura 5, o eletrodo 2805 (mostrado como Pt/FTO) é o catodo e o eletrodo 2820 é o anodo. Conforme com a célula solar exemplificativa retratada na Figura 4, a radiação solar passa através da camada de substrato 2825 e do eletrodo 2820 na camada ativa, em que pelo menos uma porção da radiação solar é absorvida de modo a produzir um ou mais éxcitons para permitir a geração elétrica.
[0027] Uma DSSC de estado sólido, de acordo com algumas modalidades, pode ser construída de uma maneira substancialmente similar à descrita acima em relação à DSSC retratada conforme estilizada na Figura 1. Na modalidade mostrada na Figura 5, o material ativo de tipo p 2810 corresponde ao eletrólito 1503 da Figura 1; o material ativo de tipo n 2815 corresponde tanto ao corante 1504 quando à ML 1505 da Figura 1; os eletrodos 2805 e 2820 correspondem, respectivamente, às camadas de eletrodo 1502 e 1506 da Figura 1; e as camadas de substrato 2801 e 2825 correspondem, respectivamente, às camadas de substrato 1501 e 1507.
[0028] As várias modalidades da presente revelação fornecem materiais e/ou projetos aprimorados em vários aspectos de célula solar e outros dispositivos, que incluem, entre outras coisas, materiais ativos (que incluem camadas de transporte de espaço vazio e/ou de transporte de elétron), camadas interfaciais e projeto de dispositivo total.
CAMADAS INTERFACIAIS
[0029] A presente revelação, em algumas modalidades, fornece materiais e projetos vantajosos de uma ou mais camadas interfaciais dentro de um PV, que inclui IFLs de revestimento fino. As IFLs de revestimento fino podem ser empregadas em uma ou mais IFLs de um PV de acordo com várias modalidades discutidas no presente documento.
[0030] Primeiro, conforme anteriormente observado, uma ou mais IFLs (por exemplo, uma ou ambas IFLs, 2626 e 2627, conforme mostrado na Figura 4) podem compreender um composto orgânico fotoativo da presente revelação como uma monocamada automontada (SAM) ou como uma película fina. Quando um composto orgânico fotoativo da presente revelação é aplicado como uma SAM, o mesmo pode compreender um grupo de ligação através do qual o mesmo pode ser covalentemente ou de outra forma ligado à superfície de um ou ambos dentre o anodo e o catodo. O grupo de ligação de algumas modalidades pode compreender qualquer um ou mais dentre COOH, SiX3 (em que X pode ser qualquer porção adequada para formar um composto de silício ternário, tal como Si(OR)3 e SiCl3), SO3, PO4H, OH, CH2X (em que X pode compreender um halogeneto do Grupo 17) e O. O grupo de ligação pode ser covalentemente ou de outra forma ligado a uma porção removedora de elétrons, uma porção doadora de elétrons e/ou uma porção de núcleo. O grupo de ligação pode ser fixar à superfície de eletrodo de uma maneira a formar uma camada organizada direcional de uma única molécula (ou, em algumas modalidades, múltiplas moléculas) em espessura (por exemplo, em que múltiplos compostos orgânicos fotoativos são ligados ao anodo e/ou ao catodo). Conforme observado, a SAM pode se fixar através de interações covalentes, mas em algumas modalidades, a mesma pode se fixar através de ligação de hidrogênio iônica e/ou interações de força de dispersão (isto é, Van Der Waals). Além disso, em certas modalidades, mediante a exposição à luz, a SAM pode entrar em um estado de excitação zwiteriônico, criando, desse modo, uma IFL altamente polarizada, que pode direcionar portadores de carga a partir de uma camada ativa para um eletrodo (por exemplo, o anodo ou o catodo). Essa injeção de portador de carga melhorada pode, em algumas modalidades, ser realizada polarizando-se eletronicamente o corte transversal da camada ativa e, portanto, aumentando-se velocidades de desvio de portador de carga em direção ao seu respectivo eletrodo (por exemplo, espaço vazio para anodo; elétrons para catodo). As moléculas para aplicações de anodo de algumas modalidades podem compreender compostos sintonizáveis que incluem uma porção doadora de elétrons primária ligada a uma porção de núcleo que, por sua vez, está ligada a uma porção removedora de elétrons que, por sua vez, está ligada a um grupo de ligação. Em aplicações de catodo, de acordo com algumas modalidades, as moléculas de IFL podem compreender um composto sintonizável que compreende uma porção pobre de elétrons ligada a uma porção de núcleo que, por sua vez, está ligada a uma porção doadora de elétrons que, por sua vez, está ligada a um grupo de ligação. Quando um composto orgânico fotoativo é empregado como uma IFL, de acordo com tais modalidades, o mesmo pode reter caráter fotoativo, embora em algumas modalidades o mesmo não precise ser fotoativo.
[0031] Além disso ou em vez de uma IFL de SAM de composto orgânico fotoativo, um PV, de acordo com algumas modalidades, pode incluir uma camada interfacial fina (uma “camada interfacial de revestimento fino” ou uma “IFL de revestimento fino”) revestida em pelo menos uma porção do primeiro ou do segundo material ativo de tais modalidades (por exemplo, o primeiro ou o segundo material ativo 2810 ou 2815, conforme mostrado na Figura 5). E, por sua vez, pelo menos uma porção da IFL de revestimento fino pode ser revestida com um corante. A IFL de revestimento fino pode ser de tipo n ou de tipo p; em algumas modalidades, a mesma pode ser do mesmo tipo que a do material subjacente (por exemplo, TiO2 ou outro material mesoporoso, tal como TiO2 de segundo material ativo 2815). O segundo material ativo pode compreender TiO2 revestido com uma IFL de revestimento fino que compreende alumina (por exemplo, Al2O3) (não mostrado na Figura 5) que, por sua vez, é revestida com um corante. As referências no presente documento ao TiO2 e/ou à titânia não se destinam a limitar as razões entre o estanho e o óxido em tais compostos de óxido e estanho descritos no presente documento. Isto é, um composto de titânia pode compreender titânio em qualquer um ou mais dentre seus vários estados de oxidação (por exemplo, titânio I, titânio II, titânio III, titânio IV) e, assim, várias modalidades podem incluir quantidades estequiométricas e/ou não estequiométricas de titânio e óxido. Assim, várias modalidades podem incluir (em vez disso ou além de TiO2) TixOy, em que x pode ser qualquer valor, inteiro ou não inteiro, entre 1 e 100. Em algumas modalidades, x pode estar entre aproximadamente 0,5 e 3. De modo semelhante, y pode estar entre aproximadamente 1,5 e 4 (e, novamente, não precisa ser um inteiro). Assim, algumas modalidades podem incluir, por exemplo, TiO2 e/ou Ti2O3. Além disso, a titânia em qualquer razão ou combinação de razões entre o titânio e o óxido pode ser de qualquer uma ou mais estruturas de cristal em algumas modalidades, que inclui qualquer um ou mais dentre anatásio, rutílio e amorfo.
[0032] Outros óxidos metálicos exemplificativos para uso na IFL de revestimento fino de algumas modalidades podem incluir óxidos metálicos semicondutivos, tais como NiO, WO3, V2O5 ou MoO3. A modalidade exemplificativa em que o segundo material ativo (por exemplo, de tipo n) compreende TiO2 revestido com uma IFL de revestimento fino que compreende Al2O3 pode ser formado, por exemplo, com um material precursor tal como Al(NO3)3^xH2O, ou qualquer outro material adequado para depositar AI2O3 no TiO2, seguido por anelamento térmico e revestimento de corante. Em modalidades exemplificativas em que um revestimento de MoO3 é, em vez disso, usado, o revestimento pode ser formado com um material precursor tal como Na2Mo4^2H2O; enquanto que um revestimento de V2O5, de acordo com algumas modalidades, pode ser formado com um material precursor tal como NaVO3; e um revestimento de WO3, de acordo com algumas modalidades, pode ser formado com um material precursor tal como NaWO4^H2O. A concentração de material precursor (por exemplo, Al(NO3^xH2O) pode afetar a espessura de película final (no presente contexto, de Al2O3) depositada no TiO2 ou outro material ativo. Assim, a modificação da concentração de material precursor pode ser um método através do qual a espessura de película final pode ser controlada. Por exemplo, uma espessura de película maior pode resultar de uma maior concentração de material precursor. A espessura de película maior pode não resultar necessariamente em PCE maior em um dispositivo PV que compreende um revestimento de óxido de metal. Assim, um método de algumas modalidades pode incluir uma camada de TiO2 (ou de outro mesoporoso) com o uso de um material precursor que tem uma concentração na faixa de aproximadamente 0,5 a 10,0 mM; outras modalidades podem incluir o revestimento da camada com um material precursor que tem uma concentração na faixa de aproximadamente 2,0 a 6,0 mM; ou, em outras modalidades, de aproximadamente 2,5 a 5,5 mM.
[0033] Além disso, embora mencionado no presente documento como Al2O3 e/ou alumina, deve-se observar que várias razões entre alumínio e oxigênio podem ser usadas na formação de alumina. Assim, embora algumas modalidades discutidas no presente documento sejam descritas em referência ao Al2O3, tal descrição não se destina a definir uma razão exigida entre o alumínio e o oxigênio. Em vez disso, as modalidades podem incluir qualquer um ou mais compostos de óxido e alumínio, em que cada um tem uma razão entre óxido e alumínio de acordo com AlxOy, em que x pode ser qualquer valor, inteiro ou não inteiro, entre aproximadamente 1 e 100. Em algumas modalidades, x pode estar entre aproximadamente 1 e 3 (e, novamente, não precisa ser um inteiro). De modo semelhante, y pode ser qualquer valor, inteiro ou não inteiro, entre 0,1 e 100. Em algumas modalidades, y pode estar entre 2 e 4 (e, novamente, não precisa ser um inteiro). Além disso, várias formas cristalinas de AlxOy podem estar presentes em várias modalidades, tais como as formas alfa, gama e/ou amorfa de alumina.
[0034] De modo semelhante, embora mencionado no presente documento como MoO3, WO3 e V2O5, tais compostos podem em vez disso, ou além disso, ser representados como MoxOy, WxOy e VxOy, respectivamente. Em relação a cada um dentre MoxOy e WxOy, x pode ser de qualquer valor, inteiro ou não inteiro, entre aproximadamente 0,5 e 100; em algumas modalidades, o mesmo pode estar entre aproximadamente 0,5 e 1,5. De modo semelhante, y pode ser qualquer valor, inteiro ou não inteiro, entre aproximadamente 1 e 100. Em algumas modalidades, y pode ser qualquer valor entre aproximadamente 1 e 4. Em relação ao VxOy, x pode ser qualquer valor, inteiro ou não inteiro, entre aproximadamente 0,5 e 100; em algumas modalidades, o mesmo pode estar entre aproximadamente 0,5 e 1,5. De modo semelhante, y pode ser qualquer valor, inteiro ou não inteiro, entre aproximadamente 1 e 100; em certas modalidades, o mesmo pode ser um valor inteiro ou não inteiro entre aproximadamente 1 e 10.
[0035] De modo similar, as referências em algumas modalidades exemplificativas no presente documento ao CsSnI3 não se destinam a limitar as razões entre elementos de componente nos compostos de césio, estanho e iodo de acordo com várias modalidades. Algumas modalidades podem incluir quantidades estequiométricas e/ou não estequiométricas de estanho e iodeto, e, assim, tais modalidades podem em vez disso, ou além disso, incluir várias razões entre césio, estanho e iodo, tais como qualquer um ou mais compostos de césio, estanho e iodo, em que cada um tem uma razão de CsxSnyIz. Em tais modalidades, x pode ser qualquer valor, inteiro ou não inteiro, entre 0,1 e 100. Em algumas modalidades, x pode estar entre aproximadamente 0,5 e 1,5 (e, novamente, não precisa ser um inteiro). De modo semelhante, y pode ser qualquer valor, inteiro ou não inteiro, entre 0,1 e 100. Em algumas modalidades, y pode estar entre aproximadamente 0,5 e 1,5 (e, novamente, não precisa ser um inteiro). De modo semelhante, z pode ser qualquer valor, inteiro ou não inteiro, entre 0,1 e 100. Em algumas modalidades, z pode estar entre aproximadamente 2,5 e 3,5. Adicionalmente, CsSnI3 pode ser enriquecido ou composto com outros materiais, tais como SnF2, em razões CsSnI3:SnF2 que variam de 0,1:1 a 100:1, que incluem todos os valores (inteiro e não inteiro) entre os mesmos.
[0036] Além disso, uma IFL de revestimento fino pode compreender uma bicamada. Assim, ao retornar para o exemplo em que a IFL de revestimento fino compreende um óxido metálico (tal como alumina), a IFL de revestimento fino pode compreender TiO2-mais-óxido metálico. Tal IFL de revestimento fino pode ter uma capacidade maior de resistir a recombinação de carga em comparação ao TiO2 mesoporoso ou outro material ativo sozinho. Além disso, na formação de uma camada de TiO2, um revestimento de TiO2 secundário é frequentemente necessário a fim de fornecer interconexão física suficiente de partículas de TiO2, de acordo com algumas modalidades da presente revelação. Revestir uma IFL de revestimento fino de bicamada em TiO2 mesoporoso (ou outro material ativo mesoporoso) pode compreender uma combinação de revestimento com o uso de um composto que compreende tanto o óxido metálico quanto o TiCl4, que resulta em uma IFL de revestimento fino de bicamada que compreende uma combinação de óxido metálico e revestimento de TiO2 secundário, que pode fornecer aprimoramentos de desempenho ao longo do uso de qualquer material sozinho.
[0037] As IFLs de revestimento fino e os métodos de revestimento das mesmas em TiO2 anteriormente discutidos podem, em algumas modalidades, ser empregados em DSSCs que compreendem eletrólitos líquidos. Assim, ao retornar ao exemplo de uma IFL de revestimento fino e novamente em referência à Figura 1, por exemplo, a DSSC da Figura 1 pode compreender adicionalmente uma IFL de revestimento fino, conforme descrita acima, revestida na camada mesoporosa 1505 (isto é, a IFL de revestimento fino seria inserida entre a camada mesoporosa 1505 e o corante 1504).
[0038] Em algumas modalidades, as IFLs de revestimento fino anteriormente discutidas no contexto de DSSCs podem ser usadas em qualquer camada interfacial de um dispositivo semicondutor tal como um PV (por exemplo, um PV híbrido ou outro PV), transistor de efeito de campo, diodo emissor de luz, dispositivo óptico não linear, memristor, capacitor, retificador, antena de retificação, etc. Além disso, as IFLs de revestimento fino de algumas modalidades podem ser empregadas em qualquer um dentre os vários dispositivos em combinação com outros compostos discutidos na presente revelação, que incluem, mas não são limitados a, qualquer um ou mais dos seguintes de várias modalidades da presente revelação: material de transporte de espaço vazio sólido tal como material ativo e aditivos (tais como, em algumas modalidades, ácido quenodeoxicólico ou 1,8-diiodooctano).
OUTROS DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS EXEMPLIFICATIVOS
[0039] Outro dispositivo exemplificativo, de acordo com algumas modalidades, é um dispositivo de bateria e PV de película fina monolítico dispositivo ou bateria PV híbrida.
[0040] Uma bateria PV híbrida, de acordo com algumas modalidades da presente revelação, pode, em geral, incluir uma célula PV e uma porção de bateria que compartilham um eletrodo comum e eletricamente acopladas em série ou em paralelo. Por exemplo, as baterias PV híbridas de algumas modalidades (que não fazem parte da presente invenção reivindicada) podem ser descritas a título de referência à Figura 6, que é um diagrama estilizado de componentes de uma bateria PV híbrida exemplificativa, e inclui: um encapsulante 3601; pelo menos três eletrodos 3602, 3604 e 3606, pelo menos um dos quais é um eletrodo comum (no presente contexto, o 3604) compartilhado pela porção PV do dispositivo e pela porção de bateria do dispositivo; uma camada ativa PV 3603; uma camada ativa de bateria 3605; e um substrato 3607. Em tais modalidades exemplificativas, a célula PV do dispositivo pode compreender um eletrodo 3602 (que pode, em algumas modalidades, ser chamado de um eletrodo PV) e a camada ativa PV 3603, enquanto a bateria do dispositivo pode compreender o outro eletrodo não compartilhado 3606 (que pode, em algumas modalidades, ser chamado de um eletrodo de bateria) e a camada ativa de bateria 3605. A célula PV e a porção de bateria de tais modalidades compartilham o eletrodo comum 3604. Em algumas modalidades, a bateria PV híbrida pode ser monolítica, isto é, impressão em um substrato único. Em tais modalidades, tanto a célula PV quanto a porção de bateria devem ser dispositivos de tipo película fina. Em algumas modalidades, tanto a célula PV quanto a bateria podem ter capacidade de serem impressas por técnicas de alto rendimento tais como jato de tinta, fenda por matriz, gravura e impressão rolo-a-rolo de estampa.
[0041] A célula PV de algumas modalidades pode incluir uma DSSC, um BHJ, um PV híbrido ou qualquer outro PV conhecido na técnica, tal como PVs de telureto de cádmio (CdTe) ou PVs de CIGS (seleneto de cobre, índio e gálio). Por exemplo, em modalidades em que a célula PV de uma bateria PV híbrida compreende uma DSSC, a célula PV pode ser descrita por comparação entre a DSSC de eletrólito líquido exemplificativo da Figura 1 e a célula PV da bateria PV híbrida exemplificativa da Figura 6. Especificamente, o eletrodo PV 3602 pode corresponder à camada de eletrodo 1502; a camada ativa PV 3603 pode corresponder ao eletrólito 1503, o corante 1504 e a ML 1505; e o eletrodo comum 3604 pode corresponder à camada de eletrodo 1506. Qualquer outro PV pode, de modo similar, corresponder aos componentes de célula PV de algumas modalidades de uma bateria PV híbrida, conforme será evidente para uma pessoa versada na técnica com o benefício desta revelação. Além disso, conforme com os dispositivos PV discutidos no presente documento, a camada ativa PV dentro da célula PV do dispositivo pode, em algumas modalidades, compreender qualquer um ou mais dentre: uma camada interfacial e o primeiro e/ou segundo material ativo (cada um dos quais pode ser semicondutivo de tipo n ou de tipo p, e um ou ambos dos quais podem incluir uma camada interfacial de óxido metálico de acordo com várias modalidades discutidas no presente documento).
[0042] A porção de bateria de tais dispositivos pode ser composta de acordo com baterias conhecidas na técnica, tais como íon de lítio ou ar-zinco. Em algumas modalidades, a bateria pode ser uma bateria de película fina.
[0043] Assim, por exemplo, uma bateria PV híbrida de acordo com algumas modalidades pode incluir uma DSSC integrada com uma bateria de ar-zinco. Ambos os dispositivos são de tipo película fina e têm capacidade de serem impressos por técnicas de alto rendimento tais como impressão de jato de tinta e de rola-a-rolo, de acordo com algumas modalidades da presente revelação. Nesse exemplo, a bateria de ar-zinco é primeiro impressa em um substrato (que corresponde ao substrato 3607) concluído com contraeletrodo. O contraeletrodo de bateria, então, se torna o eletrodo comum (que corresponde ao eletrodo comum 3604) à medida que a camada fotoativa (que corresponde à camada ativa PV 3603) é subsequentemente impressa no eletrodo 3604. O dispositivo é concluído com um eletrodo final (que corresponde ao eletrodo PV 3602), e encapsulado em um encapsulante (que corresponde ao encapsulante 3601). O encapsulante pode compreender epóxi, fluoreto de polivinilideno (PVDF), acetato de etil-vinila (EVA), Parileno C ou qualquer outro material adequado para proteger o dispositivo do ambiente.
[0044] Em algumas modalidades, uma bateria PV híbrida pode fornecer diversas vantagens sobre as baterias ou dispositivos PV conhecidos. Em modalidades nas quais a bateria PV híbrida é monolítica, a mesma pode exibir durabilidade aumentada devido à falta de fios de conexão. A combinação de dois dispositivos de outra forma separados em um (PV e bateria) pode ainda, vantajosamente, reduzir o tamanho e peso totais em comparação ao uso de um PV separado para carregar uma bateria separada. Em modalidades nas quais a bateria PV híbrida compreende uma célula PV de tipo película fina e uma porção de bateria, a célula PV de tipo fina pode vantajosamente ter capacidade de ser impressa em linha com uma bateria em substratos conhecidos na indústria de bateria, tais como poliimidas (por exemplo, Kapton ou tereftalato de polietileno (PET)). Além disso, o fator de forma final de tais baterias PV híbridas pode, em algumas modalidades, ser feito para se encaixar aos fatores de forma de baterias padrão (por exemplo, para uso em eletrônicos de consumo, tais como moeda, AAA, AA, C, D ou de outra forma; ou para uso em, por exemplo, telefones celulares). Em algumas modalidades, a bateria pode ser carregada por remoção de um dispositivo seguido por colocação em luz solar. Em outras modalidades, a bateria pode ser projetada de modo que a célula PV da bateria esteja voltada para o exterior a partir do dispositivo (por exemplo, a bateria não está inclusa no dispositivo) tal que o dispositivo possa ser carregado por exposição à luz solar. Por exemplo, um telefone celular pode compreender uma bateria PV híbrida com a célula PV da bateria voltada para o exterior do telefone (em oposição a colocar a bateria inteiramente dentro de uma porção coberta do telefone).
[0045] Além disso, algumas modalidades da presente revelação podem fornecer uma célula PV de múltiplas camadas fotoativas. Tal célula pode incluir pelo menos duas camadas fotoativas, cada camada fotoativa separada da outra por um substrato condutivo de dupla face (isto é, condutor/isolador/condutor). As camadas fotoativas e o(s) substrato(s) compartilhado(s) de algumas modalidades podem ser sanduichados entre as camadas condutivas (por exemplo, substratos condutivos ou condutores ligados ou de outra forma acoplados a um substrato). Em algumas modalidades, qualquer um ou mais dentre os condutores e/ou substratos podem ser transparentes a pelo menos alguma radiação eletromagnética dentro do espectro UV, visível ou IR.
[0046] Cada camada fotoativa pode ter uma reposição de acordo com a(s) camada(s) ativa(s) e/ou fotoativa(s) de qualquer um dos vários dispositivos PV discutidos em outro momento no presente documento (por exemplo, DSSC, BHJ, híbrida). Em algumas modalidades, cada camada fotoativa pode ter capacidade de absorver comprimentos de onda diferentes de radiação eletromagnética. Tal configuração pode ser realizada por qualquer meio adequado que será evidente para uma pessoa versada na técnica com o benefício desta revelação.
[0047] Uma célula PV de múltiplas camadas fotoativas exemplificativa, de acordo com algumas modalidades (que não fazem parte da presente invenção reivindicada), pode ser descrita a título de referência ao diagrama estilizado da Figura 7, que ilustra a estrutura básica de algumas células PV. A Figura 7 mostra a primeira e a segunda camadas fotoativas (3701 e 3705, respectivamente) separadas por um substrato condutivo de dupla face compartilhado 3710 (por exemplo, a Figura 7 mostra uma arquitetura do condutor/isolador/condutor) de natureza geral. As duas camadas fotoativas 3701 e 3705 e o substrato compartilhado 3710 são sanduichados entre o primeiro e o segundo substratos condutivos 3715 e 3720. Nessa montagem exemplificativa, cada camada fotoativa 3701 e 3705 compreende um corante de acordo com uma configuração de tipo DSSC. Adicionalmente, o corante da primeira camada fotoativa 3701 tem capacidade de absorver a radiação eletromagnética em uma primeira porção do espectro EM visível (por exemplo, luz azul e verde incidente 3750 e 3751), enquanto o corante da segunda camada fotoativa 3705 tem capacidade de absorver a radiação eletromagnética em uma segunda porção diferente do espectro EM visível (por exemplo, luz azul e amarela 3755 e 3756). Deve-se observar que, embora não seja o caso no dispositivo ilustrado na Figura 7, os dispositivos, de acordo com algumas modalidades, podem incluir corantes (ou outros materiais de camada fotoativa) que têm a capacidade de absorver a radiação em faixas de comprimentos de onda que, embora diferentes, apesar disso, se sobrepõem. Mediante a excitação em cada camada fotoativa (por exemplo, por radiação solar incidente), espaços vazios podem fluir a partir da primeira camada fotoativa 3701 para o primeiro substrato condutivo 3715 e, de modo semelhante, a partir da segunda camada fotoativa 3705 para o segundo substrato condutivo 3720. O transporte de elétron concomitante pode, consequentemente, ocorrer a partir de cada camada fotoativa 3701 e 3705 para o substrato condutivo compartilhado 3710. Um condutor elétrico ou condutores (por exemplo, o conector 3735 conforme na Figura 7) podem fornecer transporte adicional de espaços vazios para longe de cada um dentre o primeiro e o segundo substratos condutivos 3715 e 3720 para uma direção negativa 3730 do circuito (por exemplo, em direção a um catodo, terminal de bateria negativo, etc.), enquanto um condutor ou condutores (por exemplo, conectores 3745 e 3746 conforme na Figura 7) podem portar os elétrons para longe do substrato compartilhado 3710, para uma direção positiva 3735 do circuito.
[0048] Em algumas modalidades, duas ou mais células PV de múltiplas camadas fotoativas podem ser conectadas ou de outra forma eletricamente acopladas (por exemplo, em série). Por exemplo, novamente em referência à modalidade exemplificativa da Figura 7, o fio 3735 que conduz elétrons para longe de cada um dentre o primeiro e o segundo substratos condutivos 3715 e 3720 pode, por sua vez, ser conectado a um substrato condutivo compartilhado de dupla face de uma segunda célula PV de múltiplas camadas fotoativas (por exemplo, um substrato condutivo compartilhado que corresponde ao substrato condutivo compartilhado 3710 da célula PV exemplificativa da Figura 7). Qualquer número de células PV pode, assim, ser conectado em série. O efeito final em algumas modalidades é essencialmente múltiplos pares de células PV paralelos acoplados eletricamente em série (em que cada célula PV de múltiplas camadas fotoativas com duas camadas fotoativas e um substrato condutivo de dupla face compartilhado podem ser considerados um par de células PV paralelas). De modo similar, uma célula PV de múltiplas camadas fotoativas com três camadas fotoativas e dois substratos condutivos de dupla face compartilhados sanduichados entre cada camada fotoativa pode ser equivalentemente considerada um trio de células PV paralelas e assim por diante para células PV de múltiplas camadas fotoativas que compreendem quatro, cinco e mais camadas fotoativas.
[0049] Além disso, células PV de múltiplas camadas fotoativas acopladas eletricamente podem adicionalmente ser acopladas eletricamente a uma ou mais baterias para formar uma bateria PV híbrida de acordo com certas modalidades.
[0050] Em certas modalidades, o acoplamento elétrico de duas ou mais células PV de múltiplas camadas fotoativas (por exemplo, conexão em série de duas ou mais unidades de pares de célula PV paralelos) em série pode ser realizado de uma forma similar ao ilustrado na Figura 8A, que retrata um acoplamento elétrico em série de quatro células PV de múltiplas camadas fotoativas 3810, 3820, 3830 e 3840 entre um anodo de capeamento 3870 e um catodo de capeamento 3880. As células PV 3810, 3820, 3830 e 3840 têm um primeiro substrato externo comum 3850 e as células PV 3820 e 3830 têm um segundo substrato externo comum 3851. Além disso, um substrato compartilhado comum 3855 percorre o comprimento da conexão em série e, para cada célula PV, corresponde ao substrato compartilhado 3710 da modalidade estilizada na Figura 7. Cada uma das células PV de múltiplas camadas fotoativas 3810, 3820, 3830 e 3840 mostrada na modalidade da Figura 8A inclui duas camadas fotoativas (por exemplo, camadas fotoativas 3811 e 3812 em célula PV 3810) e dois fotoeletrodos (por exemplo, fotoeletrodos 3815 e 3816 em célula PV 3810). Uma camada fotoativa de acordo com essa e outras modalidades correspondentes pode incluir qualquer material fotoativo e/ou ativo conforme revelado doravante no presente documento (por exemplo, o primeiro material ativo, o segundo material ativo e/ou uma ou mais camadas interfaciais), e um fotoeletrodo pode incluir qualquer substrato e/ou material condutivo adequados como um eletrodo, conforme discutido no presente documento. Em algumas modalidades, a disposição de camadas fotoativas e de fotoeletrodos pode alterar de célula para célula (por exemplo, para estabelecer o acoplamento elétrico em série). Por exemplo, conforme mostrado na Figura 8A, a célula 3810 está disposta entre os substratos externos compartilhados de acordo com: fotoeletrodo— camada fotoativa—substrato compartilhado—camada fotoativa—fotoeletrodo, enquanto a célula 3820 exibe uma disposição em que os fotoeletrodos e as camadas fotoativas estão permutados em relação à célula adjacente 3810 e, de modo semelhante, a célula 3830 exibe uma disposição em que os fotoeletrodos e as camadas fotoativas estão permutados em relação à célula adjacente 3820 (e, portanto, disposta de modo similar à célula 3810). A Figura 8A mostra adicionalmente uma pluralidade de condutores transparentes (3801, 3802, 3803, 3804, 3805, 3806, 3807 e 3808) acoplados às porções de cada um dos substratos comuns 3850, 3851 e 3855 de modo a permitir o acoplamento elétrico das células PV 3810, 3820, 3830 e 3840. Além disso, a Figura 8A mostra o acoplamento elétrico da série de células PV a uma bateria (no presente contexto, bateria de Íon-Li 3860) de acordo com algumas modalidades. Tal acoplamento pode permitir que as células PV carreguem a bateria de Íon-Li de uma forma similar ao carregamento de baterias PV híbridas de algumas modalidades anteriormente discutidas. A Figura 8B é um diagrama equivalente elétrico que mostra o fluxo de corrente resultante no dispositivo da Figura 8A.
ADITIVOS
[0051] Conforme anteriormente observado, o PV e outros dispositivos, de acordo com algumas modalidades, podem incluir aditivos (que podem ser, por exemplo, qualquer um ou mais dentre ácido acético, ácido propanoico, ácido trifluoroacético, ácido quenodeoxicólico, ácido deoxicólico, 1,8-diiodooctano, e 1,8-ditiooctano). Tais aditivos podem ser empregados como pré-tratamentos diretamente antes da mistura ou imersão em corante em várias razões com um corante para formar a solução de impregnação. Esses aditivos podem, em alguns casos, atuar, por exemplo, para aumentar a solubilidade de corante, que impede o agrupamento de molécula de corante, bloqueando-se sítios ativos abertos e induzindo-se a ordenação molecular entre moléculas de corante. Os mesmos podem ser empregados com qualquer corante adequado, que inclui um composto fotoativo de acordo com várias modalidades da presente revelação, conforme discutido no presente documento.PROJETO DE DISPOSITIVO DE MATERIAL DE PEROVSKITA COMPÓSITO
[0052] Em algumas modalidades, a presente revelação pode fornecer projeto compósito de PV e outros dispositivos similares (por exemplo, baterias, baterias PV híbridas, FETs, LEDs, etc.) que incluem um ou mais materiais de perovskita. Um material de perovskita pode ser incorporado em vários dentre um ou mais aspectos de um PV ou outro dispositivo. Um material de perovskita, de acordo com algumas modalidades, pode ter a fórmula geral CMX3, em que: C compreende um ou mais cátions (por exemplo, uma amina, uma amônia, um metal do Grupo 1, um metal do Grupo 2 e/ou outros cátions ou compostos semelhantes a cátion); M compreende um ou mais metais (que inclui exemplares de Fe, Co, Ni, Cu, Sn, Pb, Bi, Ge, Ti e Zr); e X compreende um ou mais ânions. Em algumas modalidades, C pode incluir um ou mais cátions orgânicos.
[0053] Em certas modalidades, C pode incluir uma amônia, um cátion orgânico da fórmula geral [NR4]+, em que os Grupos R podem ser os mesmos ou grupos diferentes. Os grupos R adequados incluem, mas não são limitados a: grupo metila, etila, propila, butila, pentila ou isômero dos mesmos; qualquer cadeia linear, ramificada ou cíclica de alcano, alceno ou alcino CxHy, em que x = 1 a 20, y = 1 a 42; haletos de alquila, CxHyXz, x = 1 a 20, y = 0 a 42, z = 1 a 42, X = F, Cl, Br ou I; qualquer grupo aromático (por exemplo, fenil, alquilfenil, alcoxifenil, piridina, naftaleno); complexos cíclicos em que pelo menos um nitrogênio está contido dentro do anel (por exemplo, piridina, pirrol, pirrolidina, piperidina, tetra-hidroquinolina); qualquer grupo que contenha enxofre (por exemplo, sulfóxido, tiol, sulfeto de alquila); qualquer grupo que contenha nitrogênio (nitróxido, amina); qualquer grupo que contenha fósforo (fosfato); qualquer grupo que contenha boro (por exemplo, ácido borônico); qualquer ácido orgânico (por exemplo, ácido acético, ácido propanoico); e derivados de éster ou amida dos mesmos; qualquer aminoácido (por exemplo, glicina, cisteína, prolina, ácido glutâmico, arginina, serina, histidina, ácido 5- amoniovalérico) que inclui derivados alfa, beta, gama e derivados maiores; qualquer grupo que contenha silício (por exemplo, siloxano); e qualquer alcóxi ou grupo -OCxHy, em que x = 0 a 20, y = 1 a 42.
[0054] Em certas modalidades, C pode incluir um formamidínio, um cátion orgânico da fórmula geral [R2NCHNR2]+, em que os grupos R podem ser os mesmos ou grupos diferentes. Os grupos R adequados incluem, mas não são limitados a: grupo de hidrogênio, metila, etila, propila, butila, pentila ou isômero dos mesmos; qualquer cadeia cíclica ramificada ou linear de alcano, alceno ou alcino CxHy, em que x = 1 a 20, y = 1 a 42; haletos de alquila,CxHyXz, x = 1 a 20, y = 0 a 42, z = 1 a 42, X = F, Cl, Br ou I; qualquer grupoaromático (por exemplo, fenil, alquilfenil, alcoxifenil, piridina, naftaleno);complexos cíclicos em que pelo menos um nitrogênio está contido dentro doanel (por exemplo, imidazol, benzimidazol, di-hidropirimidina, (azolidinilidenemetil)pirrolidina, triazol); qualquer grupo que contenha enxofre (por exemplo, sulfóxido, tiol, sulfeto de alquila); qualquer grupo que contenha nitrogênio (nitróxido, amina); qualquer grupo que contenha fósforo (fosfato); qualquer grupo que contenha boro (por exemplo, ácido borônico); qualquer ácido orgânico (ácido acético, ácido propanoico) e derivados de éster ou amida dos mesmos; qualquer aminoácido (por exemplo, glicina, cisteína, prolina, ácido glutâmico, arginina, serina, histindina, ácido 5-amoniovalérico) que inclui derivados alfa, beta, gama e derivados maiores; qualquer grupo que contenha silício (por exemplo, siloxano); e qualquer alcóxi ou grupo -OCxHy, em que x = 0 a 20, y = 1 a 42.
[0055] Em certas modalidades, C pode incluir um guanidínio, um cátion orgânico da fórmula geral [(R2N)2C=NR2]+ em que os grupos R podem ser os mesmos ou grupos diferentes. Os grupos R adequados incluem, mas não são limitados a: grupo de hidrogênio, metila, etila, propila, butila, pentila ou isômero dos mesmos; qualquer cadeia cíclica, ramificada ou linear de alcano, alceno ou alcino CxHy, em que x = 1 a 20, y = 1 a 42; haletos de alquila, CxHyXz, x = 1 a 20, y = 0 a 42, z = 1 a 42, X = F, Cl, Br ou I; qualquer grupo aromático (por exemplo, fenil, alquilfenil, alcoxifenil, piridina, naftaleno); complexos cíclicos em que pelo menos um nitrogênio está contido dentro do anel (por exemplo, octa- hidropirimido[1,2-a]pirimidina, pirimido[1,2-a]pirimidina, hexa-hidroimidazo[1,2- a]imidazol, hexa-hidropirimidina-2-imina); qualquer grupo que contenha enxofre (por exemplo, sulfóxido, tiol, sulfeto de alquila); qualquer grupo que contenha nitrogênio (nitróxido, amina); qualquer grupo que contenha fósforo (fosfato); qualquer grupo que contenha boro (por exemplo, ácido borônico); qualquer ácido orgânico (ácido acético, ácido propanoico) e derivados de éster ou amida dos mesmos; qualquer aminoácido (por exemplo, glicina, cisteína, prolina, ácido glutâmico, arginina, serina, histindina, ácido 5-amoniovalérico) que inclui derivados de alfa, beta, gama e derivados maiores; qualquer grupo que contenha silício (por exemplo, siloxano); e qualquer alcóxi ou grupo -OCxHy, em que x = 0 a 20, y = 1 a 42.
[0056] Em certas modalidades, C pode incluir um cátion tetramina eteno, um cátion orgânico da fórmula geral [(R2N)2C=C(NR2)2]+, em que os grupos R pode ser os mesmos ou grupos diferentes. Os grupos R adequados incluem, mas não são limitados a: grupo de hidrogênio, metila, etila, propila, butila, pentila ou isômero dos mesmos; qualquer cadeia cíclica, ramificada ou linear de alcano, alceno ou alcino CxHy, em que x = 1 a 20, y = 1 a 42; haletos de alquila, CxHyXz, x = 1 a 20, y = 0 a 42, z = 1 a 42, X = F, Cl, Br ou I; qualquer grupo aromático (por exemplo, fenil, alquilfenil, alcoxifenil, piridina, naftaleno); complexos cíclicos em que pelo menos um nitrogênio está contido dentro do anel (por exemplo, 2-hexa-hidropirimidina-2-ilidenohexa-hidropirimidina, octa- hidropirazino[2,3-b]pirazina, pirazino[2,3-b]pirazina, quinoxalino[2,3-b]quinoxalina); qualquer grupo que contenha enxofre (por exemplo, sulfóxido, tiol, sulfeto de alquila); qualquer grupo que contenha nitrogênio (nitróxido, amina); qualquer grupo que contenha fósforo (fosfato); qualquer grupo que contenha boro (por exemplo, ácido borônico); qualquer ácido orgânico (ácido acético, ácido propanoico) e derivados de éster ou amida dos mesmos; qualquer aminoácido (por exemplo, glicina, cisteína, prolina, ácido glutâmico, arginina, serina, histindina, ácido 5-amoniovalérico) que inclui derivados de alfa, beta, gama e derivados maiores; qualquer grupo que contenha silício (por exemplo, siloxano); e qualquer alcóxi ou grupo -OCxHy, em que x = 0 a 20, y = 1 a 42.
[0057] Em algumas modalidades, X pode incluir um ou mais halogenetos: Em certas modalidades, X pode, em vez disso ou além disso, incluir um ânion do Grupo 16. Em certas modalidades, o ânion do Grupo 16 pode ser sulfeto ou selenieto. Em algumas modalidades, cada cátion orgânico C pode ser maior do que cada metal M, e cada ânion X pode ter capacidade de se ligar tanto a um cátion C quanto a um metal M. Exemplos de materiais de perovskita, de acordo com várias modalidades, incluem CsSnI3 (anteriormente discutido no presente documento) e CsxSnyIz (com x, y e z que variam de acordo com a discussão anterior). Outros exemplos incluem compostos da fórmula geral CsSnX3, em que X pode ser qualquer um ou mais dentre: I3, I2,95F0,05; I2Cl; ICl2; e Cl3. Em outras modalidades, X pode compreender qualquer um ou mais dentre I, Cl, F e Br em quantidades tais que a razão total de X em comparação ao Cs e Sn resulte na estequiometria geral de CsSnX3. Em algumas modalidades, a estequiometria combinada dos elementos que constituem X pode seguir as mesmas regras que Iz conforme anteriormente discutido em relação ao CsxSnyIz. Ainda outros exemplos incluem compostos da fórmula geral RNH3PbX3, em que R pode ser CnH2n+1, com n variando de 0 a 10, e X pode incluir qualquer um ou mais dentre F, Cl, Br e I em quantidades tais que a razão total de X em comparação ao cátion RNH3 e ao Pb metal resulta na estequiometria geral de RNH3PbX3. Adicionalmente, alguns exemplos específicos de R incluem H, cadeias alquílicas (por exemplo, CH3, CH3CH2, CH3CH2CH2 e assim por diante) e aminoácidos (por exemplo, glicina, cisteína, prolina, ácido glutâmico, arginina, serina, histindina, ácido 5- amoniovalérico) que inclui derivados de alfa, beta, gama e derivados maiores.
[0058] Em algumas modalidades, um material de perovskita pode ser incluído em um PV ou outro dispositivo como material ativo. Por exemplo, um ou mais materiais de perovskita podem servir como um ou tanto o primeiro quanto o segundo material ativo de algumas modalidades (por exemplo, os materiais ativos 2810 e 2815 da Figura 5). Em termos mais gerais, algumas modalidades da presente revelação fornecem PV ou outros dispositivos que têm uma camada ativa que compreende um ou mais materiais de perovskita. Em tais modalidades, o material de perovskita (isto é, o material que inclui qualquer um ou mais materiais de perovskita) pode ser empregado em camadas ativas de várias arquiteturas. Além disso, o material de perovskita pode servir a(s) função(ões) de qualquer um ou mais componentes de uma camada ativa (por exemplo, material de transporte de carga, material mesoporoso, material fotoativo e/ou material interfacial, cada um dos quais será discutido em mais detalhes abaixo). Em algumas modalidades, os mesmos materiais de perovskita podem servir tais múltiplas funções, embora em outras modalidades, uma pluralidade de materiais de perovskita possam ser incluídos em um dispositivo, em que cada material de perovskita serve uma ou mais tais funções. Em certas modalidades, seja qual for o papel que um material de perovskita possa servir, o mesmo pode ser preparado e/ou presente em um dispositivo em vários estados. Por exemplo, o mesmo pode ser substancialmente sólido em algumas modalidades. Em outras modalidades, o mesmo pode ser uma solução (por exemplo, o material de perovskita pode ser dissolvido em líquido e presente no dito líquido em suas subespécies iônicas individuais); ou o mesmo pode ser uma suspensão (por exemplo, de partículas de material de perovskita). Uma solução ou suspensão pode ser revestida ou, de outra forma, depositada dentro de um dispositivo (por exemplo, em outro componente do dispositivo tal como uma camada mesoporosa, interfacial, de transporte de carga, fotoativa ou outra camada, e/ou em um eletrodo). Os materiais de perovskita, em algumas modalidades, podem ser formados in situ em uma superfície de outro componente de um dispositivo (por exemplo, por deposição de vapor como um sólido de película fina). Qualquer outro meio adequado para formar uma camada sólida ou líquida que compreenda material de perovskita pode ser empregado.
[0059] Em geral, um dispositivo de material de perovskita pode incluir um primeiro eletrodo, um segundo eletrodo e uma camada ativa que compreende um material de perovskita, em que a camada ativa está disposta pelo menos parcialmente entre o primeiro e o segundo eletrodos. Em algumas modalidades, o primeiro eletrodo pode ser um dentre um anodo e um catodo e o segundo eletrodo pode ser o outro dentre um anodo e um catodo. Uma camada ativa, de acordo com certas modalidades, pode incluir qualquer um ou mais componentes de camada ativa, que incluem qualquer um ou mais dentre: material de transporte de carga; eletrólito líquido; material mesoporoso; material fotoativo (por exemplo, um corante, silício, telureto de cádmio, sulfeto de cádmio, selenieto de cádmio, selenieto de cobre, índio e gálio, arsenido de gálio, fosfeto de índio e germânio, polímeros semicondutivos, outros materiais fotoativos)); e material interfacial. Qualquer um ou mais dentre esses componentes de camada ativa podem incluir um ou mais materiais de perovskita. Em algumas modalidades, alguns ou todos os componentes de camada ativa podem estar por inteiro ou em parte dispostos em subcamadas. Por exemplo, a camada ativa pode compreender qualquer uma ou mais dentre: uma camada interfacial que inclua material interfacial; uma camada mesoporosa que inclua material mesoporoso; e uma camada de transporte de carga que inclua material de transporte de carga. Em algumas modalidades, o material fotoativo tal como um corante pode ser revestido, ou de outra forma disposto sobre qualquer uma ou mais dentre essas camadas. Em certas modalidades, qualquer uma ou mais camadas podem ser revestidas com um eletrólito líquido. Adicionalmente, uma camada interfacial pode ser incluída entre qualquer duas ou mais outras camadas de uma camada ativa de acordo com algumas modalidades, e/ou entre uma camada e um revestimento (tal como entre um corante e uma camada mesoporosa), e/ou entre dois revestimentos (tal como entre um eletrólito líquido e um corante) e/ou entre um componente de camada ativa e um eletrodo. A referência às camadas no presente documento pode incluir uma disposição final (por exemplo, porções substancialmente distintas de cada material separadamente definível dentro do dispositivo), e/ou a referência a uma camada pode significar a disposição durante a construção de um dispositivo, apesar da possibilidade de intermistura subsequente de material(is) em cada camada. As camadas podem, em algumas modalidades, ser distintas e compreender material substancialmente contíguo (por exemplo, as camadas podem ser conforme estilisticamente ilustrado na Figura 1). Em outras modalidades, as camadas podem ser substancialmente intermisturadas (como no caso de, por exemplo, BHJ, híbrida e algumas células DSSC), cujo exemplo é mostrado pelo primeiro e segundo material ativo 2618 e 2620 dentro de camada fotoativa 2616 na Figura 4. Em algumas modalidades, um dispositivo pode compreender uma mistura desses dois tipos de camadas, conforme também é mostrado pelo dispositivo da Figura 4, que contém camadas contíguas distintas 2627, 2626 e 2622, além de uma camada fotoativa 2616 que compreende camadas intermisturadas de primeiro e segundo material ativo 2618 e 2620. Em qualquer caso, quaisquer duas ou mais camadas de qualquer tipo podem, em certas modalidades, estar dispostas adjacentes entre si (e/ou intermisturadas entre si) de tal forma a alcançar uma alta área de superfície de contato. Em certas modalidades, uma camada que compreende material de perovskita pode estar disposta adjacente a uma ou mais outras camadas de modo a alcançar alta área de superfície de contato (por exemplo, em que um material de perovskita exiba baixa mobilidade de carga). Em outras modalidades, a alta área de superfície de contato pode não ser necessária (por exemplo, em que um material de perovskita exibe alta mobilidade de carga).
[0060] Um dispositivo de material de perovskita, de acordo com algumas modalidades, podem incluir opcionalmente um ou mais substratos. Em algumas modalidades, um ou tanto o primeiro quanto o segundo eletrodo podem estar revestidos ou de outra formar dispostos em um substrato, de modo que o eletrodo esteja disposto substancialmente entre um substrato e a camada ativa. Os materiais de composição de dispositivos (por exemplo, substrato, eletrodo, camada ativa e/ou componentes de camada ativa) podem, no total ou em parte, ser rígidos ou flexíveis em várias modalidades. Em algumas modalidades, um eletrodo pode atuar como um substrato, negando, desse modo, a necessidade de um substrato separado.
[0061] Além disso, um dispositivo de material de perovskita, de acordo com certas modalidades, pode incluir opcionalmente material de captura de luz (por exemplo, em uma camada de captura de luz, tal como a Camada de Captura de Luz 1601 conforme retratada no PV exemplificativo representado na Figura 2). Além disso, um dispositivo de material de perovskita pode incluir qualquer um ou mais aditivos, tal como qualquer um ou mais dentre os aditivos discutidos acima em relação a algumas modalidades da presente revelação.
[0062] A descrição de alguns dos vários materiais que podem ser incluídos em um dispositivo de material de perovskita será feita em parte em referência à Figura 9. A Figura 9 é um diagrama estilizado de um dispositivo de material de perovskita 3900 de acordo com algumas modalidades (que não fazem parte da presente invenção reivindicada). Embora vários componentes do dispositivo 3900 sejam ilustrados como camadas distintas que compreendem material contíguo, deve-se compreender que a Figura 9 é um diagrama estilizado; assim, as modalidades de acordo com o mesmo podem incluir tais camadas distintas, e/ou camadas não contíguas substancialmente intermisturadas, consistentes com o uso de “camadas” anteriormente discutidas no presente documento. O dispositivo 3900 inclui o primeiro e o segundo substratos 3901 e 3913. Um primeiro eletrodo 3902 está disposto em uma superfície interna do primeiro substrato 3901 e um segundo eletrodo 3912 está disposto em uma superfície interna do segundo substrato 3913. Uma camada ativa 3950 é sanduichada entre os dois eletrodos 3902 e 3912. A camada ativa 3950 inclui uma camada mesoporosa 3904; o primeiro e o segundo materiais fotoativos 3906 e 3908; uma camada de transporte de carga 3910 e diversas camadas interfaciais. A Figura 9, além disso, ilustra um dispositivo exemplificativo 3900 de acordo com modalidades em que as subcamadas da camada ativa 3950 são separadas pelas camadas interfaciais, e, adicionalmente, em que as camadas interfaciais estão dispostas em cada eletrodo 3902 e 3912. Em particular, a segunda, terceira e quarta camadas interfaciais 3905, 3907 e 3909 estão dispostas respectivamente entre cada uma dentre a camada mesoporosa 3904, o primeiro material fotoativo 3906, o segundo material fotoativo 3908 e a camada de transporte de carga 3910. A primeira e a quinta camadas interfaciais 3903 e 3911 estão dispostas respectivamente entre (i) o primeiro eletrodo 3902 e a camada mesoporosa 3904; e (ii) a camada de transporte de carga 3910 e o segundo eletrodo 3912. Assim, a arquitetura do dispositivo exemplificativo retratado na Figura 9 pode ser distinguido como: substrato—eletrodo—camada ativa—eletrodo—substrato. A arquitetura da camada ativa 3950 pode ser distinguida como: camada interfacial—camada mesoporosa—camada interfacial—material fotoativo— camada interfacial—material fotoativo—camada interfacial—camada de transporte de carga—camada interfacial. Conforme observado anteriormente, em algumas modalidades, as camadas interfaciais não precisam estar presentes; ou, uma ou mais camadas interfaciais podem ser incluídas somente entre certos, mas não todos, componentes de uma camada ativa e/ou componentes de um dispositivo.
[0063] Um substrato, tal como um ou tanto o primeiro quanto o segundo substratos 3901 e 3913, pode ser flexível ou rígido. Se dois substratos forem incluídos, pelo menos um deve ser transparente ou translúcido a radiação eletromagnética (EM) (tal como, por exemplo, radiação UV, visível ou IR). Se um substrato for incluído, o mesmo pode ser similarmente transparente ou translúcido, embora não precise ser, desde que uma porção do dispositivo permita que a radiação EM entre em contato com a camada ativa 3950. Os materiais de substrato adequados incluem qualquer um ou mais dentre: vidro; safira; óxido de magnésio (MgO); mica; polímeros (por exemplo, PET, PEG, polipropileno, polietileno, etc.); cerâmicas; tecidos (por exemplo, algodão, seda, lã); madeira; placas de gesso; metal; e combinações dos mesmos.
[0064] Conforme anteriormente observado, um eletrodo (por exemplo, um dentre os eletrodos 3902 e 3912 da Figura 9) pode ser um anodo ou um catodo. Em algumas modalidades, um eletrodo pode funcionar como um catodo, e o outro pode funcionar como um anodo. Um ou ambos os eletrodos 3902 e 3912 podem ser acoplados aos conectores, cabos, fios ou outros meios que permitam o transporte de carga para e/ou a partir do dispositivo 3900. Um eletrodo pode constituir qualquer material condutivo, e pelo menos um eletrodo deve ser transparente ou translúcido à radiação EM, e/ou estar disposto de uma maneira que permita que a radiação EM entre em contato com pelo menos uma porção da camada ativa 3950. Os materiais de eletrodo adequados podem incluir qualquer um ou mais dentre: óxido de estanho e índio ou óxido de índio enriquecido com estanho (ITO); óxido de estanho enriquecido com flúor (FTO); óxido de cádmio (CdO); óxido de estanho, índio e zinco (ZITO); óxido de zinco e alumínio (AZO); alumínio (Al); ouro (Au); cálcio (Ca); magnésio (Mg); titânio (Ti); aço; carbono (e alótropos do mesmo); e combinações dos mesmos.
[0065] O material mesoporoso (por exemplo, o material incluído na camada mesoporosa 3904 da Figura 9) pode incluir qualquer material que contenha poro. Em algumas modalidades, os poros podem ter diâmetros que varia de cerca de 1 a cerca de 100 nm; em outras modalidades, o diâmetro de poro pode variar de cerca de 2 a cerca de 50 nm. O material mesoporoso adequado inclui qualquer um ou mais dentre: qualquer material interfacial e/ou material mesoporoso discutido em outro momento no presente documento; alumínio (Al); bismuto (Bi); índio (In); molibdênio (Mo); nióbio (Nb); níquel (Ni); silício (Si); titânio (Ti); vanádio (V); zinco (Zn); zircônio (Zr); um óxido de qualquer um dos metais supracitados (por exemplo, alumina, cério, titânia, óxido de zinco, zircona, etc.); um sulfeto de qualquer um ou mais dentre os metais supracitados; um nitreto de qualquer um ou mais dentre os metais supracitados; e combinações dos mesmos.
[0066] O material fotoativo (por exemplo, o primeiro ou o segundo material fotoativo 3906 ou 3908 da Figura 9) pode compreender qualquer composto fotoativo, tal como qualquer um ou mais dentre silício (em alguns casos, silício cristalino único), telureto de cádmio, sulfeto de cádmio, selenieto de cádmio, selenieto de cobre, índio e gálio, arsenido de gálio, fosfeto de índio e germânio, um ou mais polímeros semicondutivos e combinações dos mesmos. Em certas modalidades, o material fotoativo pode, em vez disso ou além disso, compreender um corante (por exemplo, N719, N3, outros corantes à base de rutênio). Em algumas modalidades, um corante (de qualquer composição) pode ser revestido em outra camada (por exemplo, uma camada mesoporosa e/ou uma camada interfacial). Em algumas modalidades, o material fotoativo pode incluir um ou mais materiais de perovskita. A substância fotoativa que contém material de perovskita pode ser de uma forma sólida ou, em algumas modalidades, pode tomar a forma de um corante que inclui uma suspensão ou solução que compreende material de perovskita. Tal solução ou suspensão pode ser revestida em outros componentes de dispositivo de uma maneira similar à de outros corantes. Em algumas modalidades, material que contém perovskita sólida pode ser depositado por qualquer meio adequado (por exemplo, deposição de vapor, deposição de solução, colocação direta de material sólido, etc.). Os dispositivos, de acordo com várias modalidades, podem incluir um, dois, três ou mais compostos fotoativos (por exemplo, um, dois três ou mais materiais de perovskita, corantes ou combinações dos mesmos). Em certas modalidades que incluem múltiplos corantes ou outros materiais fotoativos, cada um dentre os dois ou mais corantes ou outros materiais fotoativos pode ser separado por uma ou mais camadas interfaciais. Em algumas modalidades, múltiplos corantes e/ou compostos fotoativos podem ser, pelo menos em parte, intermisturados.
[0067] O material de transporte de carga (por exemplo, o material de transporte de carga de camada de transporte de carga 3910 na Figura 9) pode incluir material de transporte de carga de estado sólido (isto é, um eletrólito de estado sólido coloquialmente marcado), ou pode incluir um eletrólito líquido e/ou líquido iônico. Qualquer um dentre o eletrólito líquido, o líquido iônico e o material de transporte de carga de estado sólido pode ser chamado de material de transporte de carga. Conforme usado no presente documento, “material de transporte de carga” se refere a qualquer material, sólido, líquido ou que, de outra forma, tenha a capacidade de coletar portadores de carga e/ou transportar portadores de carga. Por exemplo, em dispositivos PV de acordo com algumas modalidades, um material de transporte de carga pode ter capacidade de transportar portadores de carga para um eletrodo. Os portadores de carga podem incluir espaços vazios (cujo transporte pode fazer o material de transporte de carga tal como “material de transporte de espaço vazio” apropriadamente marcado) e elétrons. Os espaços vazios podem ser transportados em direção a um anodo, e os elétrons em direção a um catodo, dependendo da colocação do material de transporte de carga em relação a um catodo ou a um anodo em um PV ou outro dispositivo. Exemplos adequados de material de transporte de carga, de acordo com algumas modalidades, podem incluir qualquer um ou mais dentre: material de perovskita; I-/I3-; complexos de Co; politiofenos (por exemplo, poli(3-hexiltiofeno) e derivados do mesmo, ou P3HT); copolímeros à base de carbazol tais como poli-heptadecanilcarbazol, ditienilbenzotiadiazol e derivados dos mesmos (por exemplo, PCDTBT); outros copolímeros tais como policiclopentaditiofeno—benzotiadiazol e derivados do mesmo (por exemplo, PCPDTBT); compostos de poli(triaril amina) e derivados do mesmo (por exemplo, PTAA); espiro-OMeTAD; fulerenos e/ou derivados de fulereno (por exemplo, C60, PCBM); e combinações dos mesmos. Em certas modalidades, o material de transporte de carga pode incluir qualquer material, sólido ou líquido, que tenha capacidade de coletar portadores de carga (elétrons e espaços vazios) e/ou que tenha capacidade de transportar portadores de carga. O material de transporte de carga de algumas modalidades, portanto, pode ser material ativo e/ou semicondutivo de tipo n ou de tipo p. O material de transporte de carga pode estar disposto próximo a um dos eletrodos de um dispositivo. O mesmo pode, em algumas modalidades, estar disposto adjacente a um eletrodo, embora em outras modalidades uma camada interfacial possa estar disposta entre o material de transporte de carga e um eletrodo (conforme mostrado, por exemplo, na Figura 9 com a quinta camada interfacial 3911). Em certas modalidades, o tipo de material de transporte de carga pode ser selecionado com base no eletrodo cujo material está próximo. Por exemplo, se o material de transporte de carga coleta e/ou transporta espaços vazios, o mesmo pode estar próximo a um anodo de modo a transportar espaços vazios para o anodo. Entretanto, o material de transporte de carga pode, em vez disso, ser colocado próximo a um catodo e ser selecionado ou construído de modo a transportar elétrons para o catodo.
[0068] Conforme anteriormente observado, os dispositivos, de acordo com várias modalidades, podem incluir opcionalmente uma camada interfacial entre quaisquer duas outras camadas e/ou materiais, embora os dispositivos, de acordo com algumas modalidades, não precisem conter quaisquer camadas interfaciais. Assim, por exemplo, um dispositivo de material de perovskita pode conter zero, uma, duas, três, quatro, cinco ou mais camadas interfaciais (tal como o dispositivo exemplificativo da Figura 9, que contém cinco camadas interfaciais 3903, 3905, 3907, 3909 e 3911). Uma camada interfacial pode incluir uma camada interfacial de revestimento fino de acordo com as modalidades anteriormente discutidas no presente documento (por exemplo, que compreende alumina e/ou outras partículas de óxido metálico, e/ou uma bicamada de óxido de titânia/metálico, e/ou outros compostos de acordo com camadas interfaciais de revestimento fino conforme discutido em outro momento no presente documento). Uma camada interfacial, de acordo com algumas modalidades, pode incluir qualquer material adequado para aumentar o transporte de carga e/ou a coleta entre duas camadas ou materiais; a mesma também pode auxiliar em impedir ou reduzir a probabilidade de recombinação de carga uma vez que uma charge tenha sido transportada para longe de um dos materiais adjacentes à camada interfacial. Os materiais interfaciais adequados podem incluir qualquer um ou mais dentre: qualquer material mesoporoso e/ou material interfacial discutido em outro momento no presente documento; Al; Bi; In; Mo; Ni; platina (Pt); Si; Ti; V; Nb; Zn; Zr; óxidos de qualquer um dos metais supracitados (por exemplo, alumina, sílica, titânia); um sulfeto de qualquer um dos metais supracitados; um nitreto de qualquer um dos metais supracitados; grupos silil alquila funcionalizados ou não funcionalizados; grafite; grafeno; fulerenos; nanotubos de carbono; e combinações dos mesmos (que incluem, em algumas modalidades, bicamadas de materiais combinados). Em algumas modalidades, uma camada interfacial pode incluir material de perovskita.
[0069] Um dispositivo, de acordo com a representação estilizada da Figura 9, pode, em algumas modalidades, ser um PV, tal como uma DSSC, um BHJ ou uma célula solar híbrida. Em algumas modalidades, os dispositivos, de acordo com Figura 9, podem constituir PVs de múltiplas células paralelas ou em série, baterias, baterias PV híbridas, FETs, LEDS e/ou qualquer outro dispositivo discutido no presente documento. Por exemplo, um BHJ de algumas modalidades pode incluir dois eletrodos que correspondem aos eletrodos 3902 e 3912 e uma camada ativa que compreende pelo menos dois materiais em uma interface de heterojunção (por exemplo, qualquer dois dentre os materiais e/ou as camadas de camada ativa 3950). Em certas modalidades, outros dispositivos (tais como baterias PV híbridas, PVs de múltiplas células paralelas ou em série, etc.) podem compreender uma camada ativa que inclui um material de perovskita que corresponde à camada ativa 3950 da Figura 9. Em resumo, a natureza estilizada da representação do dispositivo exemplificativo da Figura 9 não deve de forma alguma limitar a estrutura ou arquitetura admissível de dispositivos de várias modalidades de acordo com a Figura 9.
[0070] Além disso, modalidades exemplificativas mais específicas de dispositivos de perovskita serão discutidas em termos de representações mais estilizadas de dispositivos exemplificativos. A natureza estilizada dessas representações, Figuras 11 a 12, de modo similar, não se destina a restringir o tipo de dispositivo que pode, em algumas modalidades, ser construído de acordo com qualquer uma ou mais dentre as Figuras 11 e 12. Isto é, as arquiteturas exibidas nas Figuras 11 e 12 podem ser adaptadas de modo a fornecer os BHJs, baterias, FETs, baterias PV híbridas, PVs de múltiplas células em série, PVs de múltiplas células em paralelo e outros dispositivos similares de outras modalidades da presente revelação, de acordo com qualquer meio adequado (que inclui tanto o expressamente discutido em outro momento no presente documento quanto outro meio adequado, que será evidente para as pessoas versadas na técnica com o benefício desta revelação).
[0071] A Figura 10 retrata um dispositivo exemplificativo 4100 de acordo com várias modalidades (que não fazem parte da presente invenção reivindicada). O dispositivo 4100 ilustra modalidades que incluem o primeiro e o segundo substratos de vidro 4101 e 4109. Cada substrato de vidro tem um eletrodo de FTO disposto em sua superfície interna (primeiro eletrodo 4102 e segundo eletrodo 4108, respectivamente), e cada eletrodo tem uma camada interfacial depositada em sua superfície interna: A primeira camada interfacial de TiO2 4103 está depositada sobre o primeiro eletrodo 4102, e a segunda camada interfacial de Pt 4107 está depositada sobre o segundo eletrodo 4108. Sanduichada entre as duas camadas interfaciais estão: uma camada mesoporosa 4104 (que compreende TiO2); um material fotoativo 4105 (que compreende o material de perovskita MAPbI3); e uma camada de transporte de carga 4106 (que compreende no presente contexto CsSnI3).
[0072] A Figura 11 retrata um dispositivo exemplificativo 4300 (que não faz parte da presente invenção reivindicada) que omite uma camada mesoporosa. O dispositivo 4300 inclui um material decomposto fotoativo de material de perovskita 4304 (que compreende MAPbI3) sanduichado entre a primeira e a segunda camadas interfaciais 4303 e 4305 (que compreendem titânia e alumina, respectivamente). A camada interfacial de titânia 4303 é revestida em um primeiro eletrodo de FTO 4302 que, por sua vez, está disposto em uma superfície interna de um substrato de vidro 4301. A camada de transporte de carga de espiro-OMeTAD 4306 é revestida em uma camada interfacial de alumina 4305 e disposta em uma superfície interna de um segundo eletrodo de ouro 4307.
[0073] Conforme será evidente para as pessoas versadas na técnica com o benefício desta revelação, várias outras modalidades são possíveis, tais como um dispositivo com múltiplas camadas fotoativas (conforme exemplificado pelas camadas fotoativas 3906 e 3908 do dispositivo exemplificativo da Figura 9). Em algumas modalidades, conforme discutido acima, cada camada fotoativa pode ser separada por uma camada interfacial (conforme mostrado pela terceira camada interfacial 3907 na Figura 9). Além disso, uma camada mesoporosa pode estar disposta em um eletrodo tal como é ilustrado na Figura 9 por uma camada mesoporosa 3904 que está disposta sobre o primeiro eletrodo 3902. Embora a Figura 9 retrate uma camada interfacial de intervenção 3903 disposta entre as duas, em algumas modalidades uma camada mesoporosa pode estar disposta diretamente em um eletrodo.
EXEMPLOS DE DISPOSITIVO DE MATERIAL DE PEROVSKITA ADICIONAL
[0074] Outras arquiteturas de dispositivo de material de perovskita exemplificativas serão aparentes para as pessoas versadas na técnica com o benefício desta revelação. Os exemplos incluem, mas não são limitados a, dispositivos que contêm camadas ativas que têm qualquer uma das seguintes arquiteturas: (1) eletrólito líquido—material de perovskita—camadamesoporosa; (2) material de perovskita—corante—camada mesoporosa; (3) primeiro material de perovskita—segundo material de perovskita—camada mesoporosa; (4) primeiro material de perovskita—segundo material de perovskita; (5) primeiro material de perovskita—corante—segundo material de perovskita; (6) material de transporte de carga de estado sólido—material de perovskita; (7) material de transporte de carga de estado sólido—corante— material de perovskita—camada mesoporosa; (8) material de transporte de carga de estado sólido—material de perovskita—corante—camada mesoporosa; (9) material de transporte de carga de estado sólido—corante— material de perovskita—camada mesoporosa; e (10) material de transporte de carga de estado sólido—material de perovskita—corante—camada mesoporosa. Os componentes individuais de cada arquitetura exemplificativa (por exemplo, camada mesoporosa, material de transporte de carga, etc.) podem ser de acordo com a discussão acima para cada componente. Além disso, cada arquitetura exemplificativa é discutida em mais detalhes abaixo.
[0075] Como um exemplo particular de algumas das camadas ativas supracitadas, em algumas modalidades, uma camada ativa pode incluir um eletrólito líquido, um material de perovskita e uma camada mesoporosa. A camada ativa de algumas dessas modalidades pode ter substancialmente a arquitetura: eletrólito líquido—material de perovskita—camada mesoporosa. Qualquer eletrólito líquido pode ser adequado; e qualquer camada mesoporosa (por exemplo, TiO2) pode ser adequada. Em algumas modalidades, o material de perovskita pode ser depositado sobre a camada mesoporosa e, então, revestido com o eletrólito líquido. O material de perovskita de algumas tais modalidades pode atuar, pelo menos em parte, como um corante (assim, o mesmo pode ser fotoativo).
[0076] Em outras modalidades exemplificativas, uma camada ativa pode incluir um material de perovskita, um corante e uma camada mesoporosa. A camada ativa de algumas dessas modalidades pode ter substancialmente a arquitetura: material de perovskita—corante—camada mesoporosa. O corante pode ser revestido sobre a camada mesoporosa e o material de perovskita pode ser depositado sobre a camada mesoporosa revestida com corante. O material de perovskita pode funcionar como um material de transporte de espaço vazio em algumas dessas modalidades.
[0077] Em ainda outras modalidades exemplificativas, uma camada ativa pode incluir um primeiro material de perovskita, um segundo material de perovskita e uma camada mesoporosa. A camada ativa de algumas dessas modalidades pode ter substancialmente a arquitetura: primeiro material de perovskita—segundo material de perovskita—camada mesoporosa. O primeiro e o segundo material de perovskita podem, cada um, compreender o(s) mesmo(s) material(is) de perovskita ou podem compreender materiais deperovskita diferentes. Um dentre o primeiro e o segundo materiais deperovskita pode ser fotoativo (por exemplo, um primeiro e/ou segundo material de perovskita de tais modalidades podem funcionar, pelo menos em parte, como um corante).
[0078] Em certas modalidades exemplificativas, uma camada ativa pode incluir o primeiro material de perovskita e o segundo material de perovskita. A camada ativa de algumas dessas modalidades pode ter substancialmente a arquitetura: primeiro material de perovskita—segundo material de perovskita. O primeiro e o segundo materiais de perovskita podem, cada um, compreender o(s) mesmo(s) material(is) de perovskita ou podem compreender materiais de perovskita diferentes. O primeiro ou o segundo materiais de perovskita pode ser fotoativo (por exemplo, um primeiro e/ou segundo material de perovskita de tais modalidades podem funcionar, pelo menos em parte, como um corante). Além disso, um dentre o primeiro e o segundo materiais de perovskita pode ter capacidade de funcionar como um material de transporte de espaço vazio. Em algumas modalidades, um dentre o primeiro e o segundo materiais de perovskita funciona como um material de transporte de elétron e o outro dentre o primeiro e o segundo materiais de perovskita funciona como um corante. Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo materiais de perovskita podem estar dispostos dentro da camada ativa de uma maneira que alcancem uma alta área interfacial entre o primeiro material de perovskita e o segundo material de perovskita, tal como na disposição mostrada para o primeiro e o segundo material ativo 2810 e 2815, respectivamente, na Figura 5 (ou conforme mostrado similarmente pelo material de tipo p e de tipo n 2618 e 2620, respectivamente, na Figura 4).
[0079] Em modalidades exemplificativas adicionais, uma camada ativa pode incluir um primeiro material de perovskita, um corante e um segundo material de perovskita. A camada ativa de algumas dessas modalidades pode ter substancialmente a arquitetura: primeiro material de perovskita—corante— segundo material de perovskita. Um dentre o primeiro e o segundo materiais de perovskita pode funcionar como um material de transporte de carga e o outro dentre o primeiro e o segundo materiais de perovskita pode funcionar como um corante. Em algumas modalidades, tanto o primeiro quanto o segundo materiais de perovskita podem, pelo menos em parte, podem servir funções similares e/ou idênticas que se sobrepõem (por exemplo, ambas podem servir como um corante e/ou ambas podem servir como material de transporte de espaço vazio).
[0080] Em algumas outras modalidades exemplificativas, uma camada ativa pode incluir um material de transporte de carga de estado sólido e um material de perovskita. A camada ativa de algumas dessas modalidades pode ter substancialmente a arquitetura: material de transporte de carga de estado sólido—material de perovskita. Por exemplo, o material de perovskita e o material de transporte de carga de estado sólido podem estar dispostos dentro da camada ativa de uma maneira que alcancem uma alta área interfacial, tal como na disposição mostrada para o primeiro e o segundo material ativo 2810 e 2815, respectivamente, na Figura 5 (ou como mostrado similarmente pelo material de tipo p e de tipo n 2618 e 2620, respectivamente, na Figura 4).
[0081] Em outras modalidades exemplificativas, uma camada ativa pode incluir um material de transporte de carga de estado sólido, um corante, um material de perovskita e uma camada mesoporosa. A camada ativa de algumas dessas modalidades pode ter substancialmente a arquitetura: material de transporte de carga de estado sólido—corante—material de perovskita— camada mesoporosa. A camada ativa de algumas outras dessas modalidades pode ter substancialmente a arquitetura: material de transporte de carga de estado sólido—material de perovskita—corante—camada mesoporosa. O material de perovskita pode, em algumas modalidades, servir como um segundo corante. O material de perovskita pode, em tais modalidades, aumentar a largura do espectro de luz visível absorvida por um PV ou outro dispositivo que inclua uma camada ativa de tais modalidades. Em certas modalidades, o material de perovskita também pode, ou em vez disso, servir como uma camada interfacial entre o corante e a camada mesoporosa, e/ou entre o corante e o material de transporte de carga.
[0082] Em algumas modalidades exemplificativas, uma camada ativa pode incluir um eletrólito líquido, um corante, um material de perovskita e uma camada mesoporosa. A camada ativa de algumas dessas modalidades pode ter substancialmente a arquitetura: material de transporte de carga de estado sólido—corante—material de perovskita—camada mesoporosa. A camada ativa de algumas outras dessas modalidades pode ter substancialmente a arquitetura: material de transporte de carga de estado sólido—material de perovskita—corante—camada mesoporosa. O material de perovskita pode servir como um material fotoativo, uma camada interfacial e/ou uma combinação dos mesmos.
[0083] Algumas modalidades fornecem dispositivos PV BHJ que incluem materiais de perovskita. Por exemplo, um BHJ de algumas modalidades pode incluir uma camada fotoativa (por exemplo, a camada fotoativa 2404 da Figura 3), que pode incluir um ou mais materiais de perovskita. A camada fotoativa de tal BHJ também pode, ou em vez disso, incluir qualquer um ou mais dos componentes exemplificativos listados acima discutidos acima em relação às camadas ativas de DSSC. Adicionalmente, em algumas modalidades, a camada fotoativa de BHJ pode ter uma arquitetura de acordo com qualquer uma das modalidades exemplificativas de camadas ativas de DSSC discutidas acima.
[0084] Em algumas modalidades, qualquer PV ou outro dispositivo semelhante pode incluir uma camada ativa de acordo com qualquer uma ou mais dentre as composições e/ou arquiteturas discutidas acima. Por exemplo, uma camada ativa que inclui material de perovskita pode ser incluída em uma bateria PV híbrida, por exemplo, como a camada ativa PV 3603 da bateria PV híbrida exemplificativa retratada na Figura 6, e/ou como a camada ativa de bateria 3605 da Figura 6. Como outra modalidade exemplificativa, uma camada ativa que inclui material de perovskita pode ser incluída e uma célula PV de múltiplas camadas fotoativas, tal como uma ou tanto a primeira quanto a segunda camadas fotoativas 3701 e 3705 da célula exemplificativa mostradas no diagrama estilizado da Figura 7. Tal célula PV de múltiplas camadas fotoativas que inclui uma camada ativa com material de perovskita pode, além disso, ser incorporada dentro de uma série de células PV de múltiplas camadas fotoativas acopladas eletricamente (em algumas modalidades, de acordo com a estrutura conforme mostrado, por exemplo, na Figura 8A).
[0085] Em algumas modalidades, qualquer uma das camadas ativas que inclua materiais de perovskita incorporados em PVs ou outros dispositivos conforme discutidos no presente documento pode incluir adicionalmente qualquer um dos vários materiais adicionais também discutidos no presente documento como adequados para inclusão em uma camada ativa. Por exemplo, qualquer camada ativa que inclua material de perovskita pode incluir adicionalmente uma camada interfacial de acordo com várias modalidades discutidas no presente documento (tal como, por exemplo, uma camada interfacial de revestimento fino). A título de exemplo adicional, uma camada ativa que inclua material de perovskita pode incluir adicionalmente uma camada de captura de luz, tal como a Camada de Captura de Luz 1601 conforme retratada no PV exemplificativo representado na Figura 2.
[0086] Portanto, a presente invenção é bem adaptada para alcançar as finalidades e vantagens bem como aquelas que são inerentes na mesma. As modalidades particulares reveladas acima são somente ilustrativas, visto que a presente invenção pode ser modificada e praticada em diferentes, mas equivalentes maneiras evidentes para as pessoas versadas na técnica que têm o benefício dos ensinamentos no presente documento. Além disso, nenhuma das limitações são destinadas aos detalhes de construção ou projeto mostrado no presente documento, diferentes das conforme descritas nas reivindicações abaixo. Portanto é evidente que as modalidades ilustrativas particulares reveladas acima podem ser alteradas ou modificadas e todas tais variações estão consideradas dentro do escopo e espírito da presente invenção. Em particular, toda faixa de valores (da forma, "de cerca de a a cerca de b" ou, de modo equivalente, "de aproximadamente a a b" ou, de modo equivalente, "de aproximadamente a-b") descrita no presente documento deve ser compreendida como referência ao conjunto potência (o conjunto de todos os subconjuntos) da respectiva faixa de valores, e para apresentar todo faixa abrangida dentro da faixa mais ampla de valores. Além disso, os termos nas reivindicações têm seu significado comum de plano a menos que por outro lado explicitamente e claramente definidos pela patente.

Claims (7)

1. Dispositivo fotovoltaico (3900) caracterizado pelo fato de que compreende:um primeiro eletrodo (3912);um segundo eletrodo (3902); euma camada ativa (3950) disposta pelo menos parcialmente entre o primeiro e o segundo eletrodos (3912, 3902), a camada ativa (3950)compreendendo:uma primeira camada interfacial (3909) que compreende NiO;uma segunda camada interfacial (3907) que compreende ZnO;um material de transporte de carga (3910) disposto adjacente a e em contato com o NiO (3909); euma camada fotoativa (3908) disposta entre, e adjacente a e em contato com a segunda camada interfacial (3907) e a primeira camada interfacial (3909), a camada fotoativa (3908) compreendendo uma perovskita que tem a fórmula CMX3;em que C compreende um ou mais cátions, cada um selecionado a partir do grupo que consiste em metais do Grupo 1, metais do Grupo 2, cátions orgânicos e combinações dos mesmos;em que M compreende um ou mais metais, cada um selecionado a partir do grupo que consiste em Fe, Co, Ni, Cu, Sn, Pb, Bi, Ge, Ti, Zn e combinações dos mesmos; eem que X compreende um ou mais ânions, cada um selecionado a partir do grupo que consiste em haletos, sulfeto, seleneto e combinações dos mesmos.
2. Dispositivo fotovoltaico (3900), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que C é metilamônio, M é Pb e em que Xcompreende um ou mais haletos.
3. Dispositivo fotovoltaico (3900), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que C é metilamônio, M é Sn e em que X compreende um ou mais haletos.
4. Dispositivo fotovoltaico (3900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que C é um formamidínio, M é Pb e em que X compreende um ou mais haletos.
5. Dispositivo fotovoltaico (3900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que C é um formamidínio, M é Sn e em que X compreende um ou mais haletos.
6. Dispositivo fotovoltaico (3900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:a primeira camada interfacial (3909) está mais próxima ao primeiro eletrodo (3912) do que a segunda camada interfacial (3907);a segunda camada interfacial (3907) está mais próxima ao segundo eletrodo (3902) do que a primeira camada interfacial (3909); eo primeiro eletrodo (3912) é um anodo e o segundo eletrodo (3902) é um catodo.
7. Dispositivo fotovoltaico (3900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de transporte de carga compreende P3HT.
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