BR122023000590B1 - PEROVSKITE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING A PEROVSKITE MATERIAL - Google Patents

PEROVSKITE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING A PEROVSKITE MATERIAL Download PDF

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BR122023000590B1
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perovskite
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perovskite material
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BR122023000590-2A
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Inventor
Brett Akira Kamino
Laura MIRANDA PEREZ
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Oxford Photovoltaics Limited
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Abstract

É provido um material de perovskita de fórmula geral A1-xA?xBX3-yX?y, em que A é um cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+), A? é um cátion de césio (Cs+), B é pelo menos um cátion inorgânico divalente, X é iodeto e X? é brometo, e x é superior a 0 e igual ou inferior a 0,4 e y é superior a 0 e inferior ou igual a 3. Também é provido um método de produção do material de perovskita, e formulações para uso na formação deste material.A perovskite material of general formula A1-xA?xBX3-yX?y is provided, where A is a formamidinium cation (HC(NH)2)2+), A? is a cesium cation (Cs+), B is at least one divalent inorganic cation, X is iodide, and X? is bromide, and x is greater than 0 and equal to or less than 0.4 and y is greater than 0 and less than or equal to 3. Also provided is a method of producing the perovskite material, and formulations for use in forming this material.

Description

O presente pedido de patente é um pedido dividido do pedido de patente de invenção BR112017026691-1, de 10/06/2016.The present patent application is a split application of the invention patent application BR112017026691-1, dated 06/10/2016.

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

[001] A presente invenção refere-se a um material de perovskita que possui uma banda proibida que o torna adequado para uso em dispositivos fotovoltaicos multijunção e estabilidade melhorada, e métodos e formulações para produção deste material.[001] The present invention relates to a perovskite material that has a bandgap that makes it suitable for use in multijunction photovoltaic devices and improved stability, and methods and formulations for producing this material.

HISTÓRICO DA INVENÇÃOHISTORY OF THE INVENTION

[002] Durante os últimos quarenta anos ou mais, houve uma concretização crescente da necessidade de substituir combustíveis fósseis por fontes de energia adequadamente mais seguras. A nova fonte de energia também deve ter baixo impacto ambiental, ser altamente eficiente e ser fácil de usar e rentável de produzir. Para esta finalidade, a energia solar é vista como uma das tecnologias mais promissoras, entretanto, o alto custo de fabricação dos dispositivos que capturam a energia solar, inclusive os custos elevados de material, tem impedido historicamente seu uso generalizado.[002] During the last forty years or so, there has been an increasing realization of the need to replace fossil fuels with suitably safer energy sources. The new energy source must also have a low environmental impact, be highly efficient, and be easy to use and cost-effective to produce. For this purpose, solar energy is seen as one of the most promising technologies, however, the high cost of manufacturing devices that capture solar energy, including high material costs, has historically prevented its widespread use.

[003] Todo sólido possui sua própria estrutura de banda de energia característica, que determina uma ampla gama de características elétricas. Os elétrons são capazes de transitar de uma banda de energia para outra, mas cada transição exige uma energia mínima específica e a quantidade de energia necessária será diferente para diferentes materiais. Os elétrons obtêm a energia necessária para a transição ao absorver tanto um fônon (calor) quanto um fóton (luz). O termo “banda proibida” se refere à faixa de diferença energética em um sólido onde nenhum estado de elétron pode existir, e geralmente significa a diferença energética (em elétron-volts) entre a parte superior da camada de valência e a parte inferior da banda de condução. A eficiência de um material usado em um dispositivo fotovoltaico, como uma célula solar, em condições de luz sola normal é uma função da banda proibida para aquele material. Caso a banda proibida seja muito alta, a maior parte dos fótons da luz do dia não pode ser absorvida; caso seja muito baixa, então a maior parte dos fótons possui muito mais energia que o necessário para excitar os elétrons entre a banda proibida, e o restante será desperdiçado. O limite de Shockley-Queisser se refere à quantidade teórica máxima de energia elétrica que pode ser extraída por fóton da luz de entrada e é aproximadamente 1,34 eV. O foco de grande parte do trabalho recente nos dispositivos fotovoltaicos tem sido buscar materiais que possuem uma banda proibida mais próxima possível deste máximo.[003] Every solid has its own characteristic energy band structure, which determines a wide range of electrical characteristics. Electrons are capable of transitioning from one energy band to another, but each transition requires a specific minimum energy and the amount of energy required will be different for different materials. Electrons obtain the energy needed for the transition by absorbing both a phonon (heat) and a photon (light). The term “bandgap” refers to the range of energetic difference in a solid where no electron states can exist, and generally means the energetic difference (in electron volts) between the top of the valence shell and the bottom of the band gap. driving. The efficiency of a material used in a photovoltaic device, such as a solar cell, under normal sunlight conditions is a function of the bandgap for that material. If the bandgap is too high, most daylight photons cannot be absorbed; If it is too low, then most of the photons have much more energy than needed to excite the electrons between the band gap, and the rest will be wasted. The Shockley-Queisser limit refers to the maximum theoretical amount of electrical energy that can be extracted per photon from incoming light and is approximately 1.34 eV. The focus of much of the recent work on photovoltaic devices has been to seek materials that have a bandgap as close to this maximum as possible.

[004] Uma classe de materiais fotovoltaicos que atraiu interesse significativo tem sido as perovskitas de haleto orgânicas-inorgânicas híbridas. Os materiais deste tipo formam uma estrutura de cristal ABX3, que se descobriu mostrar uma banda proibida favorável, um alto coeficiente de absorção e comprimentos de difusão longos, tornando estes compostos ideais como um absorvente nos dispositivos fotovoltaicos. Os exemplos iniciais de material de perovskitas de haleto de metal orgânico-inorgânico híbrido são relatados por Kojima, A et al. (2009) Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells. J. Am. Chem. Soc., 131(17), pp.6050-6051, no qual estas perovskitas foram usadas como o sensibilizador em células fotoeletroquímicas baseadas em eletrólito líquido. Kojima et al. relataram que a eficiência de conversão de energia solar mais elevada obtida (ou eficiência de conversão de energia de potência, PCE) foi de 3,8%, embora neste sistema os absorventes de perovskita se deterioram rapidamente e as células reduziram em desempenho após apenas 10 minutos.[004] One class of photovoltaic materials that has attracted significant interest has been hybrid organic-inorganic halide perovskites. Materials of this type form an ABX3 crystal structure, which has been found to show a favorable band gap, a high absorption coefficient and long diffusion lengths, making these compounds ideal as an absorber in photovoltaic devices. Early examples of hybrid organic-inorganic metal halide perovskite material are reported by Kojima, A et al. (2009) Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells. J. Am. Chem. Soc., 131(17), pp.6050-6051, in which these perovskites were used as the sensitizer in liquid electrolyte-based photoelectrochemical cells. Kojima et al. reported that the highest obtained solar energy conversion efficiency (or power energy conversion efficiency, PCE) was 3.8%, although in this system the perovskite absorbers deteriorate rapidly and the cells reduced in performance after just 10 minutes.

[005] Subsequentemente, Lee, M et al., (2012) Efficient Hybrid Solar Cells Based on Meso-Superstrutured Organometal Halide Perovskites. Science, 338(6107), pp.643-647 relataram uma “célula solar meso-superestruturada”, na qual o eletrólito líquido foi substituído por um condutor de orifício em estado sólido (ou material de transporte de orifício, HTM), espiro-MeOTAD. Lee et al. relataram um aumento significativo na eficiência de conversão obtida, também atingindo estabilidade celular muito melhorada como resultado de evitar o uso de um solvente líquido. Nos exemplos descritos, as nanopartículas de perovskita CH3NH3PbI3 assumem o papel do sensibilizador dentro da célula fotovoltaica, injetando elétrons em uma armação mesoscópica TiO2 e os orifícios em HTM de estado sólido. Tanto TiO2 quanto HTM agem como contatos seletivos através dos quais os portadores de carga produzida pela fotoexcitação das nanopartículas de perovskita são extraídos.[005] Subsequently, Lee, M et al., (2012) Efficient Hybrid Solar Cells Based on Meso-Superstructured Organometal Halide Perovskites. Science, 338(6107), pp.643-647 reported a “meso-superstructured solar cell”, in which the liquid electrolyte was replaced by a solid-state hole conductor (or hole transport material, HTM), spiro- MeOTAD. Lee et al. reported a significant increase in the conversion efficiency obtained, also achieving greatly improved cell stability as a result of avoiding the use of a liquid solvent. In the examples described, CH3NH3PbI3 perovskite nanoparticles take on the role of the sensitizer within the photovoltaic cell, injecting electrons into a mesoscopic TiO2 frame and the holes into solid-state HTM. Both TiO2 and HTM act as selective contacts through which charge carriers produced by photoexcitation of perovskite nanoparticles are extracted.

[006] O trabalho adicional descrito em WO2013/171517 revelou como usar as perovskitas de ânion misto como sensibilizador/absorvente em dispositivos fotovoltaicos, em vez de perovskitas de ânion único, resulta em dispositivos fotovoltaicos mais estáveis e altamente eficientes. Em particular, este documento revela que a estabilidade superior das perovskitas de ânion misto é destacada pelo achado de que os dispositivos exibem branqueamento negligenciável de cores durante o processo de fabricação do dispositivo, enquanto também exibe eficiência de conversão de energia solar total de mais de 10%. Em comparação, as perovskitas de ânion único equivalentes são relativamente instáveis, com branqueamento ocorrendo rapidamente ao fabricar películas a partir de perovskitas de haleto único em condições de ambiente.[006] Additional work described in WO2013/171517 revealed how using mixed-anion perovskites as a sensitizer/absorber in photovoltaic devices, instead of single-anion perovskites, results in more stable and highly efficient photovoltaic devices. In particular, this paper reveals that the superior stability of mixed-anion perovskites is highlighted by the finding that the devices exhibit negligible color bleaching during the device fabrication process, while also exhibiting total solar energy conversion efficiencies of more than 10 %. In comparison, equivalent single-anion perovskites are relatively unstable, with bleaching occurring rapidly when fabricating films from single-halide perovskites at ambient conditions.

[007] Mais recentemente, WO2014/045021 descreveu os dispositivos fotovoltaicos heterojunção planar (PHJ) que compreendem uma película fina de um absorvente de perovskita fotoativa disposta entre as camadas de tipo n (transporte de elétron) e tipo p (transporte de orifício). Inesperadamente, descobriu-se que boas eficiências do dispositivo poderiam ser obtidas usando uma película fina compacta (ou seja, sem porosidade eficaz/aberta) da perovskita fotoativa, em oposição à exigência de um compósito mesoporoso, demonstrando que os absorventes de perovskita podem funcionar em eficiências elevadas em arquiteturas de dispositivo simples.[007] More recently, WO2014/045021 described planar heterojunction (PHJ) photovoltaic devices comprising a thin film of a photoactive perovskite absorber disposed between n-type (electron transport) and p-type (hole transport) layers. Unexpectedly, it was discovered that good device efficiencies could be obtained using a compact (i.e., no effective/open porosity) thin film of photoactive perovskite, as opposed to the requirement for a mesoporous composite, demonstrating that perovskite absorbers can function in high efficiencies in simple device architectures.

[008] Recentemente, algumas pesquisas sobre a aplicação de perovskitas em dispositivos fotovoltaicos focou no potencial destes materiais em aumentar o desempenho das células solares baseadas em silício convencional ao combiná- las com uma célula baseada em perovskita em uma disposição paralela/multijunção. Quanto a este respeito, um dispositivo fotovoltaico multijunção compreende diversas subcélulas separadas (ou seja, cada uma com sua própria região fotoativa) que são “empilhadas” sobre a parte superior de cada uma e que juntas convertem mais do espectro solar em eletricidade, aumentando assim a eficiência geral do dispositivo. Para tanto, cada região fotoativa de cada subcélula é selecionada de modo que a banda proibida da subcélula garanta que absorverá eficientemente os fótons de um segmento específico do espectro solar. Isto possui duas vantagens importantes sobre os dispositivos fotovoltaicos de junção única convencional. Primeiramente, a combinação de diversas regiões fotoativas/subcélulas com diferentes bandas proibidas garante que uma gama maior de fótons incidentais possa ser absorvida por um dispositivo multijunção, e em segundo lugar, cada região fotoativa/subcélula será mais eficaz na extração de energia dos fótons dentro da parte relevante do espectro. Em particular, a menor banda proibida de um dispositivo fotovoltaico multijunção será menor do que aquele de um dispositivo de junção única típico, de modo que um dispositivo multijunção será capaz de absorver os fótons que possuem menos energia do que aqueles que podem ser absorvidos por um dispositivo de junção única. Além disso, para aqueles fótons que seriam absorvidos tanto por um dispositivo multijunção quanto um dispositivo de junção única, o dispositivo multijunção absorverá aqueles fótons mais eficientemente, como tendo bandas proibidas mais próximas à energia do fóton reduz as perdas de termalização.[008] Recently, some research into the application of perovskites in photovoltaic devices has focused on the potential of these materials to increase the performance of conventional silicon-based solar cells by combining them with a perovskite-based cell in a parallel/multijunction arrangement. In this regard, a multijunction photovoltaic device comprises several separate subcells (i.e., each with its own photoactive region) that are “stacked” on top of each and that together convert more of the solar spectrum into electricity, thus increasing the overall efficiency of the device. To this end, each photoactive region of each subcell is selected so that the bandgap of the subcell guarantees that it will efficiently absorb photons from a specific segment of the solar spectrum. This has two important advantages over conventional single-junction photovoltaic devices. Firstly, the combination of several photoactive regions/subcells with different bandgaps ensures that a wider range of incidental photons can be absorbed by a multijunction device, and secondly, each photoactive region/subcell will be more effective at extracting energy from the photons within the relevant part of the spectrum. In particular, the lowest bandgap of a multijunction photovoltaic device will be smaller than that of a typical single-junction device, so that a multijunction device will be able to absorb photons that have less energy than those that can be absorbed by a single junction device. Furthermore, for those photons that would be absorbed by both a multijunction device and a single junction device, the multijunction device will absorb those photons more efficiently, as having bandgaps closer to the photon energy reduces thermalization losses.

[009] Em um dispositivo multijunção, a região fotoativa/subcélula superior na pilha possui a mais elevada banda proibida, com a banda proibida das regiões fotoativas/subcélulas inferior reduzindo em direção à parte inferior do dispositivo. Esta disposição maximiza a extração de energia de fóton conforme a região fotoativa/subcélula superior absorve os fótons de energia mais elevada, enquanto permite a transmissão de fótons com menos energia. Cada região fotoativa/subcélula subsequente então extrai energia dos fótons mais próximos à sua banda proibida, minimizando assim as perdas de termalização. A região fotoativa/subcélula inferior então absorve todos os fótons restantes com energia acima de sua banda proibida. Ao projetar as células multijunção é importante, portanto, escolher as regiões fotoativas/subcélulas com as bandas proibidas direitas a fim de otimizar a coleta do espectro solar. Quanto a isto, para um dispositivo fotovoltaico paralelo que compreende duas regiões fotoativas/subcélulas, uma região fotoativa/subcélula superior e uma região fotoativa/subcélula inferior, foi mostrado que a região fotoativa/subcélula inferior deve ter uma banda proibida de aproximadamente 1,1 eV, enquanto a região fotoativa/subcélula superior deve ter uma banda proibida de aproximadamente 1,7 eV (Coutts, T et al. (2002). Modeled performance of polycrystalline thin-film tandem solar cells. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 10(3), pp.195-203).[009] In a multijunction device, the upper photoactive region/subcell in the stack has the highest bandgap, with the bandgap of the lower photoactive regions/subcells reducing toward the bottom of the device. This arrangement maximizes photon energy extraction as the upper photoactive region/subcell absorbs higher energy photons while allowing transmission of lower energy photons. Each subsequent photoactive region/subcell then extracts energy from the photons closest to its bandgap, thus minimizing thermalization losses. The lower photoactive region/subcell then absorbs all remaining photons with energy above its bandgap. When designing multijunction cells it is therefore important to choose the photoactive regions/subcells with the right bandgaps in order to optimize solar spectrum collection. In this regard, for a parallel photovoltaic device comprising two photoactive regions/subcells, an upper photoactive region/subcell and a lower photoactive region/subcell, it has been shown that the lower photoactive region/subcell should have a bandgap of approximately 1.1 eV, while the photoactive region/upper subcell should have a bandgap of approximately 1.7 eV (Coutts, T et al. (2002). Modeled performance of polycrystalline thin-film tandem solar cells. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 10(3), pp.195-203).

[010] Consequentemente, houve interesse em desenvolver células solares de perovskita orgânica-inorgânica híbrida para o uso em dispositivos fotovoltaicos paralelos, dado que a banda proibida destes materiais de perovskitas pode ser atenuada de aproximadamente 1,5 eV para acima de 2 eV ao variar a composição de haleto de perovskitas de haleto organometal (Noh, J. et al. (2013). Chemical Management for Colorful, Efficient, and Stable Inorganic-Organic Hybrid Nanoestruturad Solar Cells. Nano Letters, p.130321112645008). No entanto, até o momento a estabilidade das perovskitas orgânicas-inorgânicas híbridas provou-se ser um obstáculo para seu potencial uso em dispositivos fotovoltaicos comercialmente viáveis. Em particular, enquanto introduz haletos mistos nas composições de perovskita híbridas permite a atenuação da banda proibida, estas perovskitas híbridas de haleto misto são tipicamente ainda menos estáveis que as perovskitas de haleto único comparáveis.[010] Consequently, there has been interest in developing hybrid organic-inorganic perovskite solar cells for use in parallel photovoltaic devices, given that the bandgap of these perovskite materials can be attenuated from approximately 1.5 eV to above 2 eV when varying the halide composition of organometal halide perovskites (Noh, J. et al. (2013). Chemical Management for Colorful, Efficient, and Stable Inorganic-Organic Hybrid Nanostructured Solar Cells. Nano Letters, p.130321112645008). However, to date the stability of hybrid organic-inorganic perovskites has proven to be an obstacle to their potential use in commercially viable photovoltaic devices. In particular, while introducing mixed halides into hybrid perovskite compositions allows attenuation of the bandgap, these mixed-halide hybrid perovskites are typically even less stable than comparable single-halide perovskites.

SUMÁRIO DA PRESENTE INVENÇÃOSUMMARY OF THE PRESENT INVENTION

[011] Os inventores desenvolveram um material de perovskita fotoativo que possui uma banda proibida que a torna adequada para uso nos dispositivos fotovoltaicos multijunção e melhorou a estabilidade. Em particular, os inventores desenvolveram um material de perovskita fotoativo que possui uma banda proibida na região de 1,6 a 2,3 eV, para uso em uma subcélula superior em um dispositivo fotovoltaico paralelo em combinação com uma subcélula inferior da menor banda proibida, e que possui estabilidade melhorada. Os inventores também desenvolveram métodos e formulações para produzir tal dispositivo fotovoltaico.[011] The inventors have developed a photoactive perovskite material that has a bandgap that makes it suitable for use in multijunction photovoltaic devices and improved stability. In particular, the inventors have developed a photoactive perovskite material having a bandgap in the region of 1.6 to 2.3 eV, for use in an upper subcell in a parallel photovoltaic device in combination with a lower subcell of the lower bandgap, and which has improved stability. The inventors have also developed methods and formulations for producing such a photovoltaic device.

[012] Os presentes inventores encontraram surpreendentemente que a introdução de pequenas quantidades de cátions de césio (Cs+) em uma perovskita de haleto de metal de formamidínio ajuda na estabilização da estrutura de cristal para a fase desejada sem causar uma redução na estabilidade térmica da perovskita. Isto é particularmente surpreendente, uma vez que é inesperado que uma mistura de cátions FA e Cs resultariam em uma perovskita sólida devido à diferença nos tamanhos relativos dos cátions FA e Cs.[012] The present inventors have surprisingly found that the introduction of small amounts of cesium cations (Cs+) into a formamidinium metal halide perovskite helps in stabilizing the crystal structure to the desired phase without causing a reduction in the thermal stability of the perovskite. . This is particularly surprising since it is unexpected that a mixture of FA and Cs cations would result in a solid perovskite due to the difference in the relative sizes of the FA and Cs cations.

[013] De acordo com um primeiro aspecto, é provido um dispositivo fotovoltaico que compreende uma região fotoativa, a região fotoativa compreendendo um material de perovskita de fórmula geral (I): [013] According to a first aspect, a photovoltaic device is provided comprising a photoactive region, the photoactive region comprising a perovskite material of general formula (I):

[014] em que A é um formamidínio (HC(NH)2)2+), A’ é um cátion de césio (Cs+), B é pelo menos um cátion inorgânico divalente, X é iodeto e X’ é brometo; e em que 0 < x < 0,4 e 0 < y < 3. A banda proibida do material de perovskita pode ser de 1,60 eV a 2,30 eV, e é preferencialmente de 1,65 eV a 1,75 eV.[014] where A is a formamidinium (HC(NH)2)2+), A' is a cesium cation (Cs+), B is at least one divalent inorganic cation, X is iodide and X' is bromide; and where 0 < x < 0.4 and 0 < y < 3. The bandgap of the perovskite material can be from 1.60 eV to 2.30 eV, and is preferably from 1.65 eV to 1.75 eV .

[015] O cátion inorgânico divalente B pode ser qualquer cátion de metal divalente e, opcionalmente, é pelo menos um cátion selecionado de Pb2+ e Sn2+. Preferencialmente, o cátion inorgânico divalente B é um cátion de chumbo (II) (Pb2+).[015] The divalent inorganic cation B can be any divalent metal cation and, optionally, is at least one cation selected from Pb2+ and Sn2+. Preferably, the divalent inorganic cation B is a lead (II) cation (Pb2+).

[016] Preferencialmente, o material de perovskita possui a fórmula:em que FA é um cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)), Cs é um cátion de césio (Cs+), Pb é um cátion de chumbo (II) (Pb2+), I é iodeto (I-) e Br é brometo (Br-). Opcionalmente, x é então maior que ou igual a 0,05 e menor que ou igual 0,25,e é preferencialmente igual a qualquer um dentre 0,05, 0,10,0,15, 0,20 e 0,25. Opcionalmente, y é maior que 0 e menor que 1,5, é mais preferencialmente maior que 0 e igual ou menor que 1,0, e ainda é mais preferencialmente maior que 0 e igual ou menor que 0,6. O material de perovskita é configurado preferencialmente para funcionar como um absorvente/fotossensibilizador de luz dentro da região fotoativa. A região fotoativa pode compreender uma película fina do material de perovskita e, preferencialmente, a espessura da película fina do material de perovskita é de 100 nm a 1000 nm, e mais preferencialmente de 200 nm a 700 nm, e ainda mais preferencialmente de 300 nm a 600 nm. A região fotoativa pode compreender uma região do tipo n que compreende pelo menos uma camada do tipo n, e uma camada do material de perovskita em contato com a região do tipo n. A região fotoativa pode compreender uma região do tipo n compreendendo pelo menos uma camada do tipo n, uma região do tipo p que compreende pelo menos uma camada do tipo p; e uma camada do material de perovskita disposta entre a região do tipo n e a região do tipo p. A região fotoativa pode compreender uma camada do material de perovskita sem porosidade aberta. A camada de material de perovskita pode então formar uma heterojunção planar com uma ou ambas as regiões do tipo n e a região do tipo p. Alternativamente, a camada do material de perovskita pode estar em contato com um material de armação porosa que é disposta entre a região do tipo n e a região do tipo p. O material de armação porosa pode compreender ou consistir essencialmente de qualquer material dielétrico e um material semicondutor/transporte de carga. A camada do material de perovskita pode então ser disposta dentro dos poros de/ser isolante com uma superfície do material de armação porosa. Alternativamente, a camada do material de perovskita pode preencher os poros do material de armação porosa e formar uma camada limite sobre o material de armação porosa, cuja camada limite consiste de uma camada do material fotoativo sem porosidade aberta. O dispositivo fotovoltaico pode compreender ainda um primeiro eletrodo e um segundo eletrodo, com a região fotoativa sendo disposta entre o primeiro e o segundo eletrodos, em que o primeiro eletrodo está em contato com a região do tipo n da região fotoativa e o segundo eletrodo está em contato com a região do tipo p da região fotoativa. O primeiro eletrodo pode compreender então um material eletricamente condutor transparente ou semitransparente e o segundo eletrodo pode compreender um metal. O primeiro eletrodo pode então ser um eletrodo que coleta elétron, enquanto o segundo eletrodo é um eletrodo que coleta orifício. O dispositivo fotovoltaico pode compreender ainda um primeiro eletrodo e um segundo eletrodo, com a região fotoativa sendo disposta entre o primeiro e o segundo eletrodos, em que o primeiro eletrodo está em contato com a região do tipo p da região fotoativa e o segundo eletrodo está em contato com a região do tipo n da região fotoativa. O primeiro eletrodo pode compreender então um material eletricamente condutor transparente ou semitransparente, e o segundo eletrodo pode compreender um metal. O primeiro eletrodo pode então ser um eletrodo que coleta orifício, enquanto o segundo eletrodo é um eletrodo que coleta elétron. O dispositivo fotovoltaico pode ter uma estrutura multijunção que compreende uma primeira subcélula disposta sobre uma segunda subcélula, a primeira subcélula que compreende a região fotoativa compreendendo o material de perovskita. O dispositivo fotovoltaico pode então ter uma estrutura monoliticamente integrada. Em um dispositivo fotovoltaico multijunção monoliticamente integrado, as duas ou mais subcélulas fotovoltaicas são depositadas uma sobre a outra e são, portanto, eletricamente conectadas em série. O dispositivo fotovoltaico pode compreender então ainda uma região intermediária que conecta a primeira subcélula à segunda subcélula, em que cada região intermediária compreende uma ou mais camadas de interconexão. O dispositivo fotovoltaico que possui uma estrutura multijunção pode compreender ainda um primeiro eletrodo, um segundo eletrodo, com a primeira subcélula e a segunda subcélula dispostas entre o primeiro e o segundo eletrodos. O primeiro eletrodo pode então estar em contato com a região do tipo p da primeira subcélula, e em que o primeiro eletrodo compreende um material eletricamente condutor transparente ou semitransparente. O primeiro eletrodo pode então ser um eletrodo que coleta orifício, enquanto o segundo eletrodo é um eletrodo que coleta elétron. Em um dispositivo paralelo, o segundo estará então em contato com a segunda subcélula. Alternativamente, o primeiro eletrodo pode estar em contato com a região do tipo n da primeira subcélula, e em que o primeiro eletrodo compreende um material eletricamente condutor transparente ou semitransparente. O primeiro eletrodo pode então ser um eletrodo que coleta elétron, enquanto o segundo eletrodo é um eletrodo que coleta orifício. Em um dispositivo paralelo, o segundo eletrodo estará então em contato com a segunda subcélula. Quando o dispositivo fotovoltaico possui uma estrutura multijunção, a segunda subcélula do dispositivo fotovoltaico pode compreender quaisquer dentre um segundo material de perovskita, silício cristalino, CdTe, CuZnSnSSe, CuZnSnS ou CuInGaSe (CIGS). De acordo com um segundo aspecto, é provido um método de produção a dispositivo fotovoltaico que compreende um material fotoativo, cujo material fotoativo compreende uma perovskita de fórmula geral (I): [016] Preferably, the perovskite material has the formula: where FA is a formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)), Cs is a cesium cation (Cs+), Pb is a lead (II) cation (Pb2+), I is iodide (I- ) and Br is bromide (Br-). Optionally, x is then greater than or equal to 0.05 and less than or equal to 0.25, and is preferably equal to any of 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 and 0.25. Optionally, y is greater than 0 and less than 1.5, is more preferably greater than 0 and equal to or less than 1.0, and is more preferably greater than 0 and equal to or less than 0.6. The perovskite material is preferably configured to function as a light absorber/photosensitizer within the photoactive region. The photoactive region may comprise a thin film of the perovskite material, and preferably the thickness of the thin film of the perovskite material is 100 nm to 1000 nm, and more preferably 200 nm to 700 nm, and even more preferably 300 nm. at 600 nm. The photoactive region may comprise an n-type region comprising at least one n-type layer, and a layer of perovskite material in contact with the n-type region. The photoactive region may comprise an n-type region comprising at least one n-type layer, a p-type region comprising at least one p-type layer; and a layer of the perovskite material disposed between the n-type region and the p-type region. The photoactive region may comprise a layer of perovskite material without open porosity. The layer of perovskite material can then form a planar heterojunction with one or both of the n-type regions and the p-type region. Alternatively, the layer of perovskite material may be in contact with a porous scaffold material that is disposed between the n-type region and the p-type region. The porous scaffold material may comprise or consist of essentially any dielectric material and a semiconductor/charge-carrying material. The layer of perovskite material can then be disposed within the pores of/be insulated with a surface of the porous scaffold material. Alternatively, the layer of perovskite material may fill the pores of the porous frame material and form a boundary layer over the porous frame material, which boundary layer consists of a layer of the photoactive material without open porosity. The photovoltaic device may further comprise a first electrode and a second electrode, with the photoactive region being disposed between the first and second electrodes, wherein the first electrode is in contact with the n-type region of the photoactive region and the second electrode is in contact with the p-type region of the photoactive region. The first electrode may then comprise a transparent or semi-transparent electrically conductive material and the second electrode may comprise a metal. The first electrode may then be an electron-collecting electrode, while the second electrode is a hole-collecting electrode. The photovoltaic device may further comprise a first electrode and a second electrode, with the photoactive region being disposed between the first and second electrodes, wherein the first electrode is in contact with the p-type region of the photoactive region and the second electrode is in contact with the n-type region of the photoactive region. The first electrode may then comprise a transparent or semi-transparent electrically conductive material, and the second electrode may comprise a metal. The first electrode may then be a hole-collecting electrode, while the second electrode is an electron-collecting electrode. The photovoltaic device may have a multijunction structure comprising a first subcell disposed over a second subcell, the first subcell comprising the photoactive region comprising the perovskite material. The photovoltaic device can then have a monolithically integrated structure. In a monolithically integrated multijunction photovoltaic device, the two or more photovoltaic subcells are deposited one on top of the other and are therefore electrically connected in series. The photovoltaic device may then further comprise an intermediate region that connects the first subcell to the second subcell, wherein each intermediate region comprises one or more interconnection layers. The photovoltaic device having a multijunction structure may further comprise a first electrode, a second electrode, with the first subcell and the second subcell disposed between the first and second electrodes. The first electrode may then be in contact with the p-type region of the first subcell, and wherein the first electrode comprises a transparent or semi-transparent electrically conductive material. The first electrode may then be a hole-collecting electrode, while the second electrode is an electron-collecting electrode. In a parallel device, the second will then be in contact with the second subcell. Alternatively, the first electrode may be in contact with the n-type region of the first subcell, and wherein the first electrode comprises a transparent or semi-transparent electrically conductive material. The first electrode may then be an electron-collecting electrode, while the second electrode is a hole-collecting electrode. In a parallel device, the second electrode will then be in contact with the second subcell. When the photovoltaic device has a multijunction structure, the second subcell of the photovoltaic device may comprise any of a second material of perovskite, crystalline silicon, CdTe, CuZnSnSSe, CuZnSnS or CuInGaSe (CIGS). According to a second aspect, there is provided a method of producing a photovoltaic device comprising a photoactive material, which photoactive material comprises a perovskite of general formula (I):

[017] em que A é um cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+), A’ é um cátion de césio (Cs+), B é pelo menos um cátion inorgânico divalente, X é iodeto e X’ é brometo, e em que 0 < x < 0,4 e 0 < y < 3. O método compreende uma etapa (a) de disposição de uma segunda região sobre uma primeira região, cuja segunda região compreende uma camada do material fotoativo. Por exemplo, a primeira região pode ser uma região do tipo n que compreende pelo menos uma camada do tipo n.[017] where A is a formamidinium cation (HC(NH)2)2+), A' is a cesium cation (Cs+), B is at least one divalent inorganic cation, X is iodide and X' is bromide , and where 0 < x < 0.4 and 0 < y < 3. The method comprises a step (a) of arranging a second region over a first region, which second region comprises a layer of photoactive material. For example, the first region may be an n-type region comprising at least one n-type layer.

[018] O método pode compreender ainda uma etapa (b) de disposição de uma terceira região sobre a segunda região. A primeira região pode então ser uma região do tipo n que compreende pelo menos uma camada do tipo n e a Terceira região pode então ser uma região do tipo p que compreende pelo menos uma camada do tipo p. Alternativamente, a primeira região pode ser uma região do tipo p que compreende pelo menos uma camada do tipo p e a terceira região pode então ser uma região do tipo n que compreende pelo menos uma camada do tipo n.[018] The method may further comprise a step (b) of arranging a third region on the second region. The first region may then be an n-type region comprising at least one n-type layer and the Third region may then be a p-type region comprising at least one p-type layer. Alternatively, the first region may be a p-type region comprising at least one p-type layer and the third region may then be an n-type region comprising at least one n-type layer.

[019] A etapa (a) de disposição de uma segunda região sobre a primeira região pode compreender a produção de uma camada sólida do material de perovskita por depósito de solução química. A etapa de produção de uma camada sólida do material de perovskita por depósito de solução química pode compreender (i) que forma uma solução precursora que compreende precursores do material de perovskita dissolvidos em um sistema solvente, (ii) disposição/depósito de uma camada da solução precursora, e (iii) remoção do sistema solvente para produzir uma camada sólida do material de perovskita.[019] Step (a) of arranging a second region over the first region may comprise producing a solid layer of perovskite material by depositing a chemical solution. The step of producing a solid layer of the perovskite material by chemical solution deposition may comprise (i) forming a precursor solution comprising precursors of the perovskite material dissolved in a solvent system, (ii) disposing/depositing a layer of the precursor solution, and (iii) removal from the solvent system to produce a solid layer of perovskite material.

[020] Os precursores do material de perovskita podem compreender um primeiro composto precursor que compreende o cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+) (A) em um primeiro ânion de haleto, um segundo composto precursor que compreende o cátion de césio (Cs+) (A’) e tanto o primeiro ânion de haleto quanto um segundo ânion de haleto, e um terceiro composto precursor que compreende o cátion inorgânico divalente (B) e o segundo ânion de haleto, em que o primeiro ânion de haleto é um de iodeto (X) e brometo (X’) e o Segundo haleto é o outro de iodeto (X) e brometo (X’). Os precursores do material de perovskita podem compreender ainda um quarto composto precursor que compreende o cátion inorgânico divalente (B) e o primeiro ânion de haleto.[020] The precursors of the perovskite material may comprise a first precursor compound comprising the formamidinium cation (HC(NH)2)2+) (A) in a first halide anion, a second precursor compound comprising the cation of cesium (Cs+) (A') and both the first halide anion and a second halide anion, and a third precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and the second halide anion, wherein the first halide anion is one of iodide (X) and bromide (X') and the Second halide is the other of iodide (X) and bromide (X'). The precursors of the perovskite material may further comprise a fourth precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and the first halide anion.

[021] Alternativamente, os precursores do material de perovskita podem compreender um primeiro composto precursor que compreende o cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+) (A) e um primeiro ânion de haleto, um segundo composto precursor que compreende o cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+) (A) e um ânion orgânico de sacrifício (Y), um terceiro composto precursor que compreende o cátion de césio (Cs+) (A’) e tanto o primeiro ânion de haleto quanto um segundo ânion de haleto, e um quarto composto precursor que compreende o cátion inorgânico divalente (B) e um segundo ânion de haleto, em que o primeiro ânion de haleto é um de iodeto (X) e brometo (X’) e o segundo haleto é o outro de iodeto (X) e iodeto (X)). Os precursores do material de perovskita podem compreender ainda um quinto composto precursor que compreende o cátion inorgânico divalente (B) e o primeiro ânion de haleto.[021] Alternatively, the precursors of the perovskite material may comprise a first precursor compound comprising the formamidinium cation (HC(NH)2)2+) (A) and a first halide anion, a second precursor compound comprising the formamidinium cation (HC(NH)2)2+) (A) and a sacrificial organic anion (Y), a third precursor compound comprising the cesium cation (Cs+) (A') and both the first halide anion as a second halide anion, and a fourth precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and a second halide anion, wherein the first halide anion is one of iodide (X) and bromide (X') and the second halide is the other of iodide (X) and iodide (X)). The precursors of the perovskite material may further comprise a fifth precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and the first halide anion.

[022] O método pode então compreender ainda possibilitação de remoção de um composto volátil que compreende o ânion orgânico de sacrifício (Y) e o cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+) (A) da camada depositada da solução precursora. Preferencialmente, a etapa de possibilitação de remoção de um composto volátil que compreende o aquecimento da camada depositada da solução precursora ou exposição da camada depositada da solução precursora.[022] The method may then further comprise enabling the removal of a volatile compound comprising the sacrificial organic anion (Y) and the formamidinium cation (HC(NH)2)2+) (A) from the deposited layer of the precursor solution . Preferably, the step of enabling removal of a volatile compound comprises heating the deposited layer of the precursor solution or exposing the deposited layer of the precursor solution.

[023] O ânion orgânico de sacrifício (Y) pode ser um ânion orgânico de fórmula RCOO-, ROCOO-, RSO3-, ROP(O)(OH)O- ou RO-, em que R é H, alquila substituída ou não substituída C1-10, alquenila substituída ou não substituída C2-10, alquilina substituída ou não substituída C2-10, c icloalquila substituída ou não substituída C3-10, heterociclil substituído ou não substituído C3-10 ou arila substituída ou não substituída. Preferencialmente, o ânion orgânico de sacrifício (Y) é qualquer dentre formato (HCOO-), acetato (CH3COO-), propanoato (C2H5COO-), butanoato (C3H7COO-), pentanoato (C4H10COO-) e benzoato (C6H5COO-). Preferencialmente, o segundo composto precursor é qualquer dentre acetato de formamidínio (HC(NH)2)2+), formato de formamidínio (HC(NH)2)2+) ou propanoato de formamidínio (HC(NH)2)2+).[023] The sacrificial organic anion (Y) can be an organic anion of the formula RCOO-, ROCOO-, RSO3-, ROP(O)(OH)O- or RO-, where R is H, substituted alkyl or not C1-10 substituted, C2-10 substituted or unsubstituted alkenyl, C2-10 substituted or unsubstituted alkylline, C3-10 substituted or unsubstituted cycloalkyl, C3-10 substituted or unsubstituted heterocyclyl or substituted or unsubstituted aryl. Preferably, the sacrificial organic anion (Y) is any of formate (HCOO-), acetate (CH3COO-), propanoate (C2H5COO-), butanoate (C3H7COO-), pentanoate (C4H10COO-) and benzoate (C6H5COO-). Preferably, the second precursor compound is any of Formamidinium acetate (HC(NH)2)2+), Formamidinium formate (HC(NH)2)2+) or Formamidinium propanoate (HC(NH)2)2+). .

[024] O sistema solvente pode compreender um ou mais solventes selecionados dentre dimetilsulfóxido (DMSO), N,N-dimetilformamida (DMF), N-ciclohexil-2-pirrolidona (CHP) e dimetilacetamida (DMAc), e preferencialmente em que o sistema solvente compreende DMF.[024] The solvent system may comprise one or more solvents selected from dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-cyclohexyl-2-pyrrolidone (CHP) and dimethylacetamide (DMAc), and preferably in which the system solvent comprises DMF.

[025] Alternativamente, a etapa de produção de uma camada sólida do material de perovskita por depósito de solução química pode compreender (i) formação de uma primeira solução precursora que compreende um ou mais precursores do material de perovskita dissolvidos em um primeiro sistema solvente, (ii) disposição/depósito de uma camada da primeira solução precursora, (iii) remoção do primeiro sistema solvente para formar uma camada sólida que compreende o um ou mais precursores, (iii) formação de uma segunda solução precursora que compreende um ou mais precursores adicionais do material de perovskita dissolvidos em um segundo sistema solvente e (iv) tratamento da camada sólida que compreende o um ou mais precursores com a segunda solução precursora e reagindo, assim com o um ou mais precursores e o um ou mais precursores adicionais para produzir uma camada sólida do material de perovskita.[025] Alternatively, the step of producing a solid layer of perovskite material by depositing a chemical solution may comprise (i) forming a first precursor solution comprising one or more precursors of the perovskite material dissolved in a first solvent system, (ii) disposing/depositing a layer of the first precursor solution, (iii) removing the first solvent system to form a solid layer comprising the one or more precursors, (iii) forming a second precursor solution comprising one or more precursors additional perovskite material dissolved in a second solvent system and (iv) treating the solid layer comprising the one or more precursors with the second precursor solution and reacting therewith the one or more precursors and the one or more additional precursors to produce a solid layer of perovskite material.

[026] O um ou mais precursores do material de perovskita podem então compreender um primeiro composto precursor que compreende o cátion inorgânico divalente (B) e um primeiro ânion de haleto. O um ou mais precursores adicionais do material de perovskita podem então compreender um segundo composto precursor que compreende o cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+) (A) e tanto o primeiro ânion de haleto quanto um segundo ânion de haleto, e um terceiro composto precursor que compreende o cátion de césio (Cs+) (A’) e o segundo ânion de haleto, em que o primeiro ânion de haleto é um de iodeto (X) e brometo (X’) e o segundo haleto é o outro de iodeto (X) e brometo (X’).[026] The one or more precursors of the perovskite material may then comprise a first precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and a first halide anion. The one or more additional precursors of the perovskite material may then comprise a second precursor compound comprising the formamidinium cation (HC(NH)2)2+) (A) and both the first halide anion and a second halide anion, and a third precursor compound comprising the cesium (Cs+) cation (A') and the second halide anion, wherein the first halide anion is one of iodide (X) and bromide (X') and the second halide is the other of iodide (X) and bromide (X').

[027] O primeiro sistema solvente pode compreender um ou mais solventes selecionados dentre dimetilsulfóxido (DMSO), N,N-dimetilformamida (DMF), N- ciclohexil-2-pirrolidona (CHP) e dimetilacetamida (DMAc), e preferencialmente em que o sistema solvente compreende DMAc. O segundo sistema solvente compreende um ou mais solventes que são capazes de dissolver o um ou mais precursores adicionais e que são ortogonais ao um ou mais solventes do primeiro sistema solvente. Opcionalmente, o segundo sistema solvente compreende 2-propanol (IPA).[027] The first solvent system may comprise one or more solvents selected from dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-cyclohexyl-2-pyrrolidone (CHP) and dimethylacetamide (DMAc), and preferably in which the solvent system comprises DMAc. The second solvent system comprises one or more solvents that are capable of dissolving the one or more additional precursors and that are orthogonal to the one or more solvents of the first solvent system. Optionally, the second solvent system comprises 2-propanol (IPA).

[028] Quando o dispositivo fotovoltaico possui uma estrutura multijunção que compreende uma primeira subcélula e um ou mais subcélulas adicionais, em que a primeira subcélula compreende a camada do material de perovskita, o método pode compreender ainda a provisão de uma subcélula adicional, disposição de uma região intermediária na subcélula adicional, e formação da primeira subcélula na região intermediária.[028] When the photovoltaic device has a multijunction structure comprising a first subcell and one or more additional subcells, wherein the first subcell comprises the layer of perovskite material, the method may further comprise providing an additional subcell, arranging an intermediate region in the additional subcell, and formation of the first subcell in the intermediate region.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[029] A presente invenção será agora mais particularmente descrita por meio de exemplos ainda em referência aos desenhos anexos, nos quais:[029] The present invention will now be more particularly described by means of examples still with reference to the attached drawings, in which:

[030] A Figura 1a ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico de junção única;[030] Figure 1a schematically illustrates a single junction photovoltaic device;

[031] A Figura 1b ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico multijunção;[031] Figure 1b schematically illustrates a multijunction photovoltaic device;

[032] A Figura 2a ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico de junção única baseado em perovskita que possui uma estrutura regular;[032] Figure 2a schematically illustrates a perovskite-based single-junction photovoltaic device that has a regular structure;

[033] A Figura 2b ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico de junção única baseado em perovskita que possui uma estrutura invertida;[033] Figure 2b schematically illustrates a perovskite-based single-junction photovoltaic device that has an inverted structure;

[034] A Figura 3a ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico de junção única baseado em perovskita exemplar que possui uma arquitetura celular absorvente extremamente fina (ETA);[034] Figure 3a schematically illustrates an exemplary perovskite-based single-junction photovoltaic device that has an extremely thin absorbent cellular architecture (ETA);

[035] A Figura 3b ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico de junção única baseado em perovskita exemplar que possui uma arquitetura de célula solar meso- superestruturada (MSSC);[035] Figure 3b schematically illustrates an exemplary perovskite-based single-junction photovoltaic device that has a meso-superstructured solar cell (MSSC) architecture;

[036] A Figura 3c ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico de junção única baseado em perovskita que possui uma arquitetura de junção plana/planar;[036] Figure 3c schematically illustrates a perovskite-based single-junction photovoltaic device that has a flat/planar junction architecture;

[037] A Figura 4a ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico de junção única baseado em perovskita que possui uma estrutura regular;[037] Figure 4a schematically illustrates a perovskite-based single-junction photovoltaic device that has a regular structure;

[038] A Figura 4b ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico de junção única baseado em perovskita que possui uma estrutura invertida;[038] Figure 4b schematically illustrates a perovskite-based single-junction photovoltaic device that has an inverted structure;

[039] A Figura 5a ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico paralelo baseado em perovskita exemplar que possui uma subcélula de parte inferior de silício cristalino;[039] Figure 5a schematically illustrates an exemplary perovskite-based parallel photovoltaic device that has a crystalline silicon bottom subcell;

[040] A Figura 5b ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico paralelo baseado em perovskita exemplar que possui uma subcélula de parte inferior de CIGS, CIS ou CZTSSe;[040] Figure 5b schematically illustrates an exemplary perovskite-based parallel photovoltaic device that has a bottom subcell of CIGS, CIS or CZTSSe;

[041] A Figura 5c ilustra esquematicamente um dispositivo fotovoltaico paralelo baseado em perovskita exemplar que possui uma subcélula de parte inferior que compreende um segundo material de perovskita fotossensível/absorvente de luz;[041] Figure 5c schematically illustrates an exemplary perovskite-based parallel photovoltaic device that has a bottom subcell comprising a second photosensitive/light-absorbing perovskite material;

[042] A Figura 6a mostra o padrão de XRD de quatro materiais de perovskita diferentes;[042] Figure 6a shows the XRD pattern of four different perovskite materials;

[043] A Figura 7a mostra uma imagem de SEM de um material de perovskita de fórmula geral MA1-xCsxPbI3-yBry;[043] Figure 7a shows an SEM image of a perovskite material of general formula MA1-xCsxPbI3-yBry;

[044] A Figura 7b mostra uma imagem de SEM de um material de perovskita de fórmula geral FA1-xCsxPbI3-yBry;[044] Figure 7b shows an SEM image of a perovskite material with the general formula FA1-xCsxPbI3-yBry;

[045] A Figura 8 mostra espectros de absorção de UV-Vis de quatro materiais de perovskita diferentes de fórmula geral FA1-xCsxPbI3-yBry;[045] Figure 8 shows UV-Vis absorption spectra of four different perovskite materials of general formula FA1-xCsxPbI3-yBry;

[046] As Figuras 9a e 9b mostram os espectros de absorção de UV-Vis de cinco materiais de perovskita diferentes de fórmula geral MA1-xCsxPbI3-yBry;[046] Figures 9a and 9b show the UV-Vis absorption spectra of five different perovskite materials of general formula MA1-xCsxPbI3-yBry;

[047] A Figura 10 mostra fotografias de quarto materiais de perovskita de diferentes composições (A a D) antes, durante a pós o teste de estabilidade térmica;[047] Figure 10 shows photographs of four perovskite materials of different compositions (A to D) before, during and after the thermal stability test;

[048] A Figura 11 mostra o padrão de XRD de cinco materiais de perovskita diferentes;[048] Figure 11 shows the XRD pattern of five different perovskite materials;

[049] A Figura 12 mostra o padrão de XRD de cinco materiais de perovskita diferentes adicionais; e[049] Figure 12 shows the XRD pattern of five additional different perovskite materials; It is

[050] A Figura 13 mostra o padrão de XRD de quatro materiais de perovskita diferentes adicionais.[050] Figure 13 shows the XRD pattern of four additional different perovskite materials.

DESCRIÇÃO DETALHADADETAILED DESCRIPTION DEFINIÇÕESDEFINITIONS

[051] O termo “fotoativo”, como aqui usado, refere-se a uma região, camada ou material que é capaz de responder à luz fotoeletricamente. Uma região fotoativa, camada ou material é, portanto, capaz de absorver a energia transportada pelos fótons em luz, que então resulta na geração de eletricidade (por exemplo, ao gerar tanto pares quanto éxcitons de elétron-orifício).[051] The term “photoactive”, as used herein, refers to a region, layer or material that is capable of responding to light photoelectrically. A photoactive region, layer or material is therefore capable of absorbing the energy carried by photons in light, which then results in the generation of electricity (e.g. by generating both electron-hole pairs and excitons).

[052] O termo “perovskita”, como aqui usado, refere-se a um material com uma estrutura de cristal tridimensional relacionado àquele de CaTiO3 ou um material que compreende uma camada de material, cuja camada possui uma estrutura relacionada àquela de CaTiO3. A estrutura de CaTiO3 pode ser representada pela fórmula ABX3, em que A e B são cátions de diferentes tamanhos e X é um ânion. Na célula unitária, os cátions A estão em (0,0,0), os cátions B estão em (1/2, 1/2, 1/2) e os ânions X estão em (1/2, 1/2, 0). O cátion A geralmente é maior que o cátion B. O perito reconhecerá que quando A, B e X são variados, os tamanhos de íon diferentes podem fazer com que a estrutura do material de perovskita se distorçam da estrutura adotada pelo CaTiO3 para uma estrutura distorcida de simetria inferior. A simetria também será menor se o material compreende uma camada que possui uma estrutura relacionada àquela de CaTiO3. Os materiais que compreendem uma camada de material de perovskita são bem conhecidos. Por exemplo, a estrutura de materiais que adotam a estrutura tipo K2NiF4 compreende uma camada de material de perovskita. O perito reconhecerá que um material de perovskita pode ser representado pela fórmula [A][B][X]3, em que [A] é pelo menos um cátion, [B] é pelo menos um cátion e [X] é pelo menos um ânion. Quando a perovskita compreende mais de um cátion A, os diferentes cátions A podem ser distribuídos sobre os locais A em uma forma ordenada ou desordenada. Quando a perovskita compreende mais de um cátion B, os diferentes cátions B podem ser distribuídos sobre os locais B em uma forma ordenada ou desordenada. Quando a perovskita compreende mais de um ânion X, os diferentes ânions X podem ser distribuídos sobre os locais X em uma forma ordenada ou desordenada. A simetria de uma perovskita que compreende mais de um cátion A, mais de um cátion B ou mais de um cátion X geralmente será menor do que àquela de CaTiO3.[052] The term “perovskite”, as used herein, refers to a material with a three-dimensional crystal structure related to that of CaTiO3 or a material comprising a layer of material, which layer has a structure related to that of CaTiO3. The structure of CaTiO3 can be represented by the formula ABX3, where A and B are cations of different sizes and X is an anion. In the unit cell, A cations are at (0,0,0), B cations are at (1/2, 1/2, 1/2), and X anions are at (1/2, 1/2, 0). Cation A is generally larger than cation B. The skilled artisan will recognize that when A, B, and X are varied, the different ion sizes can cause the structure of the perovskite material to distort from the structure adopted by CaTiO3 to a distorted structure of lower symmetry. Symmetry will also be lower if the material comprises a layer that has a structure related to that of CaTiO3. Materials comprising a layer of perovskite material are well known. For example, the structure of materials adopting the K2NiF4 type structure comprises a layer of perovskite material. The skilled artisan will recognize that a perovskite material can be represented by the formula [A][B][X]3, where [A] is at least one cation, [B] is at least one cation, and [X] is at least an anion. When the perovskite comprises more than one A cation, the different A cations can be distributed over the A sites in an ordered or disordered fashion. When the perovskite comprises more than one B cation, the different B cations can be distributed over the B sites in an ordered or disordered fashion. When the perovskite comprises more than one X anion, the different X anions can be distributed over the X sites in an ordered or disordered fashion. The symmetry of a perovskite comprising more than one A cation, more than one B cation, or more than one X cation will generally be smaller than that of CaTiO3.

[053] Como mencionados no parágrafo anterior, o termo “perovskita”, como aqui usado, refere-se a (a) um material com estrutura de cristal tridimensional relacionada àquela de CaTiO3 ou (b) um material que compreende uma camada de material, em que a camada possui uma estrutura relacionada àquela de CaTiO3. Embora ambas estas categorias de perovskita possam ser usadas nos dispositivos de acordo com a invenção, é preferível em algumas circunstâncias usar uma perovskita da primeira categoria, (a), ou seja, uma perovskita que possui uma estrutura de cristal tridimensional (3D). Estas perovskitas normalmente compreendem uma rede 3D de células unitárias de perovskita sem qualquer separação entre as camadas. As perovskitas da segunda categoria, (b), por outro lado, incluem perovskitas que possuem uma estrutura de camada bidimensional (2D). As perovskitas que possuem estrutura sobreposta 2D podem compreender camadas de células unitária de perovskita que são separadas por moléculas (intercaladas); um exemplo desta perovskita sobreposta 2D é [2-(1- ciclohexenil)etilamônio]2PbBr4. As perovskitas sobrepostas 2D tendem a apresentar energias de ligação a excíton elevadas, que favorece a geração de ligação de pares (éxcitons) de elétron-orifício, em vez de transportadores sem carga, em fotoexcitação. A ligação de pares de elétron-orifício pode não ser suficientemente móvel para atingir o contato do tipo p ou tipo n, onde pode então transferir (ionizar) e gerar carga livre. Consequentemente, a fim de gerar carga livre, a energia de ligação a excíton deve ser superada, que representa um custo energético para o processo de geração energética e resulta em uma tensão menor em uma célula fotovoltaica e uma eficiência menor. Em contraste, as perovskitas que possuem uma estrutura de cristal 3D tendem a ter energia de ligação a excíton muito menores (na ordem de energia térmica) e podem, portanto, gerar transportadores livres diretamente após a fotoexcitação. De forma adequada, o semicondutor de perovskita empregado nos dispositivos e processos da invenção é preferencialmente uma perovskita da primeira categoria, (a), ou seja, uma perovskita que possui uma estrutura de cristal tridimensional. Isto é particularmente preferível quando o dispositivo é um dispositivo fotovoltaico.[053] As mentioned in the previous paragraph, the term “perovskite”, as used herein, refers to (a) a material with a three-dimensional crystal structure related to that of CaTiO3 or (b) a material comprising a layer of material, wherein the layer has a structure related to that of CaTiO3. Although both of these categories of perovskite can be used in the devices according to the invention, it is preferable in some circumstances to use a perovskite from the first category, (a), that is, a perovskite that has a three-dimensional (3D) crystal structure. These perovskites typically comprise a 3D network of perovskite unit cells without any separation between layers. Perovskites in the second category, (b), on the other hand, include perovskites that have a two-dimensional (2D) layer structure. Perovskites that have a 2D overlapping structure can comprise layers of perovskite unit cells that are separated by molecules (intercalated); an example of this 2D overlapping perovskite is [2-(1-cyclohexenyl)ethylammonium]2PbBr4. 2D overlapping perovskites tend to exhibit high exciton binding energies, which favors the generation of bonding electron-hole pairs (excitons), rather than uncharged carriers, upon photoexcitation. The electron-hole pair bond may not be mobile enough to reach the p-type or n-type contact, where it can then transfer (ionize) and generate free charge. Consequently, in order to generate free charge, the exciton binding energy must be overcome, which represents an energetic cost for the energy generation process and results in a lower voltage in a photovoltaic cell and a lower efficiency. In contrast, perovskites that have a 3D crystal structure tend to have much lower exciton binding energies (on the order of thermal energy) and can therefore generate free carriers directly after photoexcitation. Suitably, the perovskite semiconductor employed in the devices and processes of the invention is preferably a perovskite of the first category, (a), that is, a perovskite that has a three-dimensional crystal structure. This is particularly preferable when the device is a photovoltaic device.

[054] O material de perovskita empregado na presente invenção é aquele capaz de absorver luz e, portanto, gerar transportadores sem carga. Portanto, a perovskita empregada é um material de perovskita que absorve luz. No entanto, o perito reconhecerá que o material de perovskita também poderia ser um material de perovskita capaz de emitir luz, ao aceitar carga, tanto elétrons quanto orifícios, que subsequentemente recombina e emite luz. Assim, a perovskita empregada pode ser uma perovskita que emite luz.[054] The perovskite material used in the present invention is capable of absorbing light and, therefore, generating chargeless carriers. Therefore, the perovskite employed is a light-absorbing perovskite material. However, the skilled artisan will recognize that the perovskite material could also be a perovskite material capable of emitting light, by accepting charge, both electrons and holes, which subsequently recombines and emits light. Thus, the perovskite used could be a light-emitting perovskite.

[055] Como o perito reconhecerá, o material de perovskita empregado na presente invenção pode ser uma perovskita que age como um semicondutor que transporta elétron do tipo n quando fotodopado. Alternativamente, ele pode ser uma perovskita que atua como um semicondutor que transporta orifício do tipo p quando fotodopado. Portanto, a perovskita pode ser tipo n ou tipo p, ou pode ser um semicondutor intrínseco. Em realizações preferidas, a perovskita empregada é aquela que atua como um semicondutor que transporta elétron do tipo n quando fotodopada. O material de perovskita pode apresentar transporte de carga ambipolar e, portanto, atua como semicondutor tipo n e tipo p. Em particular, a perovskita pode atuar como semicondutor tipo n e tipo p que depende do tipo de junção formada entre a perovskita e um material adjacente.[055] As the skilled person will recognize, the perovskite material employed in the present invention may be a perovskite that acts as a semiconductor that transports n-type electrons when photodoped. Alternatively, it could be a perovskite that acts as a p-type hole-carrying semiconductor when photodoped. Therefore, the perovskite can be n-type or p-type, or it can be an intrinsic semiconductor. In preferred embodiments, the perovskite employed is one that acts as a semiconductor that transports n-type electrons when photodoped. Perovskite material can exhibit ambipolar charge transport and therefore acts as an n-type and p-type semiconductor. In particular, perovskite can act as an n-type and p-type semiconductor that depends on the type of junction formed between the perovskite and an adjacent material.

[056] Tipicamente, o semicondutor de perovskita usado na presente invenção é um material fotossensibilizante, ou seja, um material que é capaz de realizar tanto a fotogeração quanto o transporte de carga.[056] Typically, the perovskite semiconductor used in the present invention is a photosensitizing material, that is, a material that is capable of performing both photogeneration and charge transport.

[057] O termo “ânion misto”, como aqui usado, refere-se a um composto que compreende pelo menos dois ânions diferentes. O termo “haleto” se refere a um ânion de um elemento selecionado a partir do Grupo 17 da Tabela Periódica dos Elementos, ou seja, de um halogênio. Tipicamente, o ânion de haleto se refere a um ânion de fluoreto, um ânion de cloreto, um ânion de brometo, um ânion de iodeto ou um ânion de astatida.[057] The term “mixed anion”, as used herein, refers to a compound that comprises at least two different anions. The term “halide” refers to an anion of an element selected from Group 17 of the Periodic Table of the Elements, that is, of a halogen. Typically, halide anion refers to a fluoride anion, a chloride anion, a bromide anion, an iodide anion, or an astatide anion.

[058] O termo “perovskita de haleto de metal”, como aqui usado, refere-se a uma perovskita, cuja fórmula contém pelo menos um cátion de metal e pelo menos um ânion de haleto. O termo “perovskita de haleto organometal”, como aqui usado, refere-se a uma perovskita de haleto de metal, cuja fórmula contém pelo menos um cátion orgânico.[058] The term “metal halide perovskite”, as used herein, refers to a perovskite, the formula of which contains at least one metal cation and at least one halide anion. The term “organometal halide perovskite”, as used herein, refers to a metal halide perovskite, the formula of which contains at least one organic cation.

[059] O termo “material orgânico” leva seu significado normal na técnica. Normalmente, um material orgânico se refere a um material que compreende um ou mais compostos que compreendem um átomo de carbono. Como o perito o compreenderia, um composto orgânico pode compreender um átomo de carbono covalentemente ligado a outro átomo de carbono, ou a um átomo de hidrogênio, ou a um átomo de halogênio, ou a um átomo de calcogênio (por exemplo, um átomo de oxigênio, um átomo de enxofre, um átomo de selênio ou um átomo de telúrio). O perito compreenderá que o termo “composto orgânico” não inclui normalmente compostos que são predominantemente iônicos, como carbonetos, por exemplo.[059] The term “organic material” takes its normal meaning in the art. Typically, an organic material refers to a material comprising one or more compounds comprising a carbon atom. As one skilled in the art would understand, an organic compound may comprise a carbon atom covalently bonded to another carbon atom, or to a hydrogen atom, or to a halogen atom, or to a chalcogen atom (for example, a hydrogen atom). oxygen, a sulfur atom, a selenium atom or a tellurium atom). The skilled artisan will understand that the term "organic compound" does not normally include compounds that are predominantly ionic, such as carbides, for example.

[060] O termo “cátion orgânico” se refere a um cátion que compreende carbono. O cátion pode compreender elementos adicionais, por exemplo, o cátion pode compreender hidrogênio, nitrogênio ou oxigênio.[060] The term “organic cation” refers to a cation that comprises carbon. The cation may comprise additional elements, for example, the cation may comprise hydrogen, nitrogen or oxygen.

[061] O termo “semicondutor”, como aqui usado, refere-se a um material com condutividade elétrica intermediária em magnitude entre aquela de um condutor e um dielétrico. O semicondutor pode ser um semicondutor do tipo n, semicondutor do tipo p ou um semicondutor intrínseco.[061] The term “semiconductor”, as used herein, refers to a material with electrical conductivity intermediate in magnitude between that of a conductor and a dielectric. The semiconductor can be an n-type semiconductor, p-type semiconductor, or an intrinsic semiconductor.

[062] O termo “dielétrico”, como aqui usado, refere-se ao material que é um isolante elétrico ou um condutor muito fraco de corrente elétrica. O termo dielétrico, portanto, exclui materiais semicondutores, como titânio. O termo dielétrico, como aqui usado, normalmente se refere a materiais que possuem uma banda proibida igual ou superior a 4,0 eV (A banda proibida de titânio é de aproximadamente 3,2 eV).[062] The term “dielectric”, as used herein, refers to the material that is an electrical insulator or a very weak conductor of electrical current. The term dielectric therefore excludes semiconductor materials such as titanium. The term dielectric, as used herein, typically refers to materials that have a bandgap equal to or greater than 4.0 eV (Titanium's bandgap is approximately 3.2 eV).

[063] O termo “tipo n”, como aqui usado, refere- se a uma região, camada ou material que compreende um semicondutor extrínseco com uma concentração maior de elétrons que orifícios. Em semicondutores do tipo n, os elétrons são, portanto, transportadores de maioria e os orifícios são transportadores de minoria e são, portanto, materiais que transportam elétron. O termo “região do tipo n”, como aqui usado, refere-se, portanto, a uma região de um ou mais materiais que transportam elétron (ou seja, do tipo n). Similarmente, o termo “camada do tipo n” se refere a uma camada de um material que transporta o elétron (ou seja, um tipo n). Um material que transporta elétron (ou seja, um tipo n) poderia ser um composto único que transporta elétron ou material elementar, ou uma mistura de dois ou mais compostos que transportam elétron ou materiais elementares. Um composto que transporta elétron ou material elementar pode ser não dopado ou dopado com um ou mais elementos dopantes.[063] The term “n-type”, as used herein, refers to a region, layer or material comprising an extrinsic semiconductor with a higher concentration of electrons than holes. In n-type semiconductors, electrons are therefore majority carriers and holes are minority carriers and are therefore electron-transporting materials. The term “n-type region”, as used herein, therefore refers to a region of one or more electron-transporting (i.e., n-type) materials. Similarly, the term “n-type layer” refers to a layer of an electron-transporting material (i.e., an n-type). An electron-transporting material (i.e., an n-type) could be a single electron-transporting compound or elementary material, or a mixture of two or more electron-transporting compounds or elementary materials. An electron-transporting compound or elementary material may be undoped or doped with one or more doping elements.

[064] O termo “tipo p”, como aqui usado, refere- se a uma região, camada ou material que compreende um semicondutor extrínseco com uma concentração maior de orifícios que elétrons. Em semicondutores do tipo p, os orifícios são os transportadores de maioria e os elétrons são os transportadores de minoria, e são, portanto, os materiais de transporte. O termo “região do tipo p”, como aqui usado, refere-se, portanto, a uma região de um ou mais materiais que transportam orifício (ou seja, tipo p). Similarmente, o termo “camada do tipo p” se refere a uma camada de um material que transporta orifício (ou seja, um tipo p). Um material que transporta orifício (ou seja, um tipo p) poderia ser um composto único que transporta orifício ou material elementar, ou uma mistura de dois ou mais compostos que transportam orifício ou materiais elementares. Um composto que transporta orifício ou material elementar pode ser não dopado ou dopado com um ou mais elementos dopantes.[064] The term “p-type”, as used herein, refers to a region, layer or material that comprises an extrinsic semiconductor with a greater concentration of holes than electrons. In p-type semiconductors, holes are the majority carriers and electrons are the minority carriers, and are therefore the transport materials. The term “p-type region”, as used herein, therefore refers to a region of one or more orifice-bearing (i.e., p-type) materials. Similarly, the term “p-type layer” refers to a layer of an orifice-bearing material (i.e., a p-type). A hole-transporting material (i.e., a p-type) could be a single hole-transporting compound or elementary material, or a mixture of two or more hole-transporting compounds or elementary materials. A compound carrying hole or elemental material may be undoped or doped with one or more doping elements.

[065] O termo “banda proibida”, como aqui usado, refere-se à diferença energética entre a parte superior da camada de valência e a parte inferior da banda de condução em um material. O perito pode medir facilmente a banda proibida de um material sem experimentação excessiva.[065] The term “gap band”, as used herein, refers to the energetic difference between the upper part of the valence layer and the lower part of the conduction band in a material. The skilled artisan can easily measure the bandgap of a material without excessive experimentation.

[066] O termo “camada”, como aqui usado, refere- se a qualquer estrutura que é substancialmente laminar na forma (por exemplo, que se estendem substancialmente em duas direções perpendiculares, mas limitada em sua extensão na terceira direção perpendicular). Uma camada pode ter uma espessura que varia sobre a extensão da camada. Normalmente, uma camada possui espessura aproximadamente constante. A “espessura” de uma camada, como aqui usado, refere-se à espessura média de uma camada. A espessura das camadas pode ser facilmente medida, por exemplo, ao usar microscopia, como microscopia de elétron de uma seção cruzada de uma película, ou por perfilometria de superfície, por exemplo, usando um perfilômetro de ponteira.[066] The term “layer”, as used herein, refers to any structure that is substantially laminar in shape (for example, extending substantially in two perpendicular directions, but limited in its extension in the third perpendicular direction). A layer may have a thickness that varies over the length of the layer. Typically, a layer has approximately constant thickness. The “thickness” of a layer, as used herein, refers to the average thickness of a layer. The thickness of the layers can be easily measured, for example, by using microscopy, such as electron microscopy of a cross-section of a film, or by surface profilometry, for example, using a tip profilometer.

[067] O termo “poroso”, como aqui usado, refere- se a um material no qual os poros são dispostos. Assim, por exemplo, em um material poroso os poros são volumes dentro do corpo do material onde não há material. Os poros individuais podem ser de tamanhos iguais ou diferentes. O tamanho dos poros é definido como o “tamanho do poro”. O tamanho limitante de um poro, para a maioria dos fenômenos nos quais os sólidos porosos estão envolvidos, é a sua menor dimensão que, na ausência de qualquer precisão adicional, é mencionado como a largura do poro (ou seja, a largura de um poro em forma de fenda, o diâmetro de um poro cilíndrico ou esférico, etc.). para evitar uma mudança de escala enganosa ao comparar os poros cilíndricos e em formato de fenda, deve-se usar o diâmetro de um poro cilíndrico (em vez de seu comprimento) como sua “largura de poro” (Rouquerol, J. et al. (1994). Recommendations for the characterization of porous solids (Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 66(8)). As seguintes distinções e definições foram adaptadas de documentos IUPAC anteriores (J. Haber. (1991) Manual on catalyst characterization (Recommendations 1991). Pure and Applied Chemistry.): os microporos possuem larguras (ou seja, tamanhos de poro) menores que 2 nm; Mesoporos possuem larguras (ou seja, tamanhos de poro) de 2 nm a 50 nm; e Macroporos possuem larguras (ou seja, tamanhos de poro) maiores que 50 nm. Além disso, os nanoporos podem ser considerados tendo larguras (ou seja, tamanhos de poro) menores que 1 nm.[067] The term “porous”, as used herein, refers to a material in which pores are arranged. Thus, for example, in a porous material the pores are volumes within the body of the material where there is no material. Individual pores can be of the same or different sizes. Pore size is defined as “pore size”. The limiting size of a pore, for most phenomena in which porous solids are involved, is its smallest dimension which, in the absence of any further precision, is referred to as the pore width (i.e., the width of a pore slit-shaped, the diameter of a cylindrical or spherical pore, etc.). To avoid a misleading scale change when comparing cylindrical and slit-shaped pores, one should use the diameter of a cylindrical pore (rather than its length) as its “pore width” (Rouquerol, J. et al. (1994). Recommendations for the characterization of porous solids (Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 66(8)). The following distinctions and definitions were adapted from previous IUPAC documents (J. Haber. (1991) Manual on catalyst characterization (Recommendations 1991). Pure and Applied Chemistry.): micropores have widths (i.e., pore sizes) less than 2 nm; Mesopores have widths (i.e., pore sizes) of 2 nm to 50 nm; and Macropores have widths (i.e., pore sizes) greater than 50 nm. Furthermore, nanopores can be considered to have widths (i.e., pore sizes) smaller than 1 nm.

[068] Os poros em um material podem incluir poros “fechados”, bem como poros abertos. Um poro fechado é um poro em um material que é uma cavidade não conectada, ou seja, um poro que é isolado dentro do material e não conectado a qualquer outro poro e que não pode, portanto, ser acessado por um fluido ao qual o material é exposto. Como “poro aberto”, por outro lado, seria acessível por tal fluido. Os conceitos de porosidade aberta e fechada são revelados em detalhes em J. Rouquerol et al.[068] Pores in a material may include “closed” pores as well as open pores. A closed pore is a pore in a material that is an unconnected cavity, that is, a pore that is isolated within the material and not connected to any other pore and that cannot, therefore, be accessed by a fluid to which the material is exposed. As an “open pore”, on the other hand, it would be accessible by such a fluid. The concepts of open and closed porosity are revealed in detail in J. Rouquerol et al.

[069] Portanto, a porosidade aberta se refere à fração do volume total do material poroso no qual o fluxo do fluido ocorreria efetivamente. Portanto, ele exclui poros fechados. O termo “porosidade aberta” é intercambiável com os termos “porosidade conectada” e “porosidade eficaz”, e na técnica é comumente reduzido simplesmente a “porosidade”. O termo “sem porosidade aberta”, como aqui usado, refere-se, portanto, a um material sem porosidade eficaz. Assim, um material sem porosidade aberta normalmente não possui macroporos e nem mesoporos. Um material sem porosidade aberta pode compreender microporos e nanoporos, no entanto. Estes microporos e nanoporos normalmente são muito pequenos para ter um efeito negativo sobre um material para o qual a baixa porosidade é desejada.[069] Therefore, open porosity refers to the fraction of the total volume of the porous material in which fluid flow would effectively occur. Therefore, it excludes closed pores. The term “open porosity” is interchangeable with the terms “connected porosity” and “effective porosity”, and in the art is commonly reduced to simply “porosity”. The term “open porosity” as used herein therefore refers to a material without effective porosity. Thus, a material without open porosity normally does not have macropores or mesopores. A material without open porosity may comprise micropores and nanopores, however. These micropores and nanopores are typically too small to have a negative effect on a material for which low porosity is desired.

[070] Além disso, os materiais policristalinos são sólidos que são compostos de diversos cristalitos separados ou grãos, com limites de grão na interface entre quaisquer dois cristalitos ou grãos no material. Um material policristalino pode, portanto, ter porosidade interpartícula/intersticial e porosidade intrapartícula/interna. Os termos “porosidade interpartícula” e “porosidade intersticial”, como aqui usado, refere-se a poros entre os cristalitos ou grãos do material policristalino (ou seja, os limites de grão), enquanto os termos “porosidade intrapartícula” e “porosidade interna”, como aqui usado, refere-se a poros dentro dos cristalinos ou grãos individuais do material policristalino. Em contraste, um material de cristal único ou monocristalino é um sólido n qual a grade do cristal é contínua e intacta em todo o volume do material, de modo que não há limites de grão e nenhuma porosidade interpartícula/intersticial.[070] Furthermore, polycrystalline materials are solids that are composed of several separate crystallites or grains, with grain boundaries at the interface between any two crystallites or grains in the material. A polycrystalline material can therefore have interparticle/interstitial porosity and intraparticle/internal porosity. The terms “interparticle porosity” and “interstitial porosity,” as used herein, refer to pores between the crystallites or grains of the polycrystalline material (i.e., the grain boundaries), while the terms “intraparticle porosity” and “internal porosity ”, as used herein, refers to pores within the crystalline or individual grains of the polycrystalline material. In contrast, a single crystal or monocrystalline material is a solid in which the crystal lattice is continuous and intact throughout the volume of the material, such that there are no grain boundaries and no interparticle/interstitial porosity.

[071] O termo “camada compacta”, como aqui usado, refere-se a uma camada sem mesoporosidade ou macroporosidade. Uma camada compacta pode, algumas vezes, ter microporosidade ou nanoporosidade.[071] The term “compact layer”, as used here, refers to a layer without mesoporosity or macroporosity. A compact layer can sometimes have microporosity or nanoporosity.

[072] O termo “material da armação”, como aqui usado, refere-se, portanto, a um material que é capaz de atuar como um suporte para um material adicional. O termo “material de armação porosa”, como aqui usado, refere-se, portanto, a um material que é ele próprio poroso, e que é capaz de atuar como um suporte para um material adicional.[072] The term “frame material”, as used herein, therefore refers to a material that is capable of acting as a support for an additional material. The term "porous scaffold material", as used herein, therefore refers to a material that is itself porous, and which is capable of acting as a support for an additional material.

[073] O termo “transparente”, como aqui usado, refere-se ao material ou objeto permitir que a luz visível atravesse quase intocado, de modo que os objetos atrás possam ser observados de forma distinta. O termo “semitransparente”, como aqui usado, refere-se, portanto, um material ou objeto que possui uma transmissão (alternativa e equivalentemente mencionada como uma transmitância) à luz visível intermediária entre um material ou objeto transparente e um material ou objeto opaco. Normalmente, um material transparente terá uma transmissão media para luz visível (geralmente a luz com uma onda de comprimento de 370 a 740 nm) de aproximadamente 100%, ou de 90 a 100%. Normalmente, um material opaco terá uma transmissão média para luz visível de aproximadamente 0%, ou de 0 a 5%. Um material ou objeto semitransparente normalmente terá uma transmissão média para luz visível de 10 a 90%, normalmente 40 a 60%. Diferente de muitos objetos translúcidos, os objetos semitransparentes normalmente não distorcem ou borram imagens. A transmissão para a luz pode ser medida usando métodos de rotina, por exemplo, ao comparar a intensidade da luz incidente com a intensidade da luz transmitida.[073] The term “transparent”, as used herein, refers to the material or object allowing visible light to pass through almost untouched, so that the objects behind can be observed distinctly. The term “semi-transparent”, as used herein, therefore refers to a material or object that has a transmission (alternatively and equivalently referred to as a transmittance) to visible light intermediate between a transparent material or object and an opaque material or object. Typically, a transparent material will have an average transmission for visible light (generally light with a wavelength of 370 to 740 nm) of approximately 100%, or 90 to 100%. Typically, an opaque material will have an average transmittance for visible light of approximately 0%, or 0 to 5%. A semitransparent material or object will typically have an average transmittance for visible light of 10 to 90%, typically 40 to 60%. Unlike many translucent objects, semitransparent objects typically do not distort or blur images. Transmission for light can be measured using routine methods, for example, by comparing the intensity of incident light with the intensity of transmitted light.

[074] O termo “eletrodo”, como aqui usado, refere-se a um material ou objeto condutor através do qual a corrente elétrica entra ou deixa um objeto, substância ou região. O termo “eletrodo negativo”, como aqui usado, refere- se a um eletrodo através do qual os elétrons deixam um material ou objeto (ou seja, um eletrodo que coleta elétron). Um eletrodo negativo normalmente é mencionado como um “ânodo”. O termo “eletrodo positivo”, como aqui usado, refere-se a um eletrodo através do qual os orifícios deixam um material ou objeto (ou seja, um eletrodo que coleta orifício). Um eletrodo positivo é normalmente mencionado como um “cátodo”. Dentro de um dispositivo fotovoltaico, os elétrons fluem do eletrodo/cátodo positivo para o eletrodo/ânodo negativo, enquanto os orifícios fluem do eletrodo/ânodo negativo para o eletrodo/cátodo positivo.[074] The term “electrode”, as used herein, refers to a conductive material or object through which electrical current enters or leaves an object, substance or region. The term “negative electrode,” as used herein, refers to an electrode through which electrons leave a material or object (i.e., an electron-collecting electrode). A negative electrode is usually referred to as an “anode”. The term “positive electrode,” as used herein, refers to an electrode through which holes leave a material or object (i.e., a hole-collecting electrode). A positive electrode is usually referred to as a “cathode”. Within a photovoltaic device, electrons flow from the positive electrode/cathode to the negative electrode/anode, while holes flow from the negative electrode/anode to the positive electrode/cathode.

[075] O termo “eletrodo frontal”, como aqui usado, refere-se ao eletrodo provido naquela lateral ou superfície de um dispositivo fotovoltaico que é pretendido ser exposto a luz solar. O eletrodo frontal é, portanto, normalmente necessário por ser transparente ou semitransparente, de modo a permitir que a luz atravesse o eletrodo para as camadas fotoativas sob o eletrodo frontal. O termo “eletrodo traseiro”, como aqui usado, refere-se, portanto, ao eletrodo provido naquela lateral ou superfície de um dispositivo fotovoltaico que é oposto à lateral ou superfície que é pretendida que seja exposta à luz solar.[075] The term “front electrode”, as used herein, refers to the electrode provided on that side or surface of a photovoltaic device that is intended to be exposed to sunlight. The front electrode is therefore normally required to be transparent or semi-transparent, so as to allow light to pass through the electrode to the photoactive layers beneath the front electrode. The term "back electrode", as used herein, therefore refers to the electrode provided on that side or surface of a photovoltaic device that is opposite the side or surface that is intended to be exposed to sunlight.

[076] O termo “transportador de carga” se refere a uma região, camada ou material através do qual um portador de carga (ou seja, uma partícula que carrega uma carga elétrica), é livre para se mover. Em semicondutores, os elétrons agem como transportadores de carga negativa móvel e os orifícios agem como cargas positivas móveis. O termo “transportador de elétron” se refere, portanto, a uma região, camada ou material através do qual os elétrons podem fluir facilmente e que normalmente refletirão os orifícios (um orifício sendo a ausência de um elétron que é considerado como um transportador móvel de carga positiva em um semicondutor). Por outro lado, o termo “transportador de orifício” se refere a uma região, camada ou material através do qual os orifícios podem fluir facilmente e que normalmente refletirão elétrons.[076] The term “charge carrier” refers to a region, layer or material through which a charge carrier (i.e., a particle carrying an electrical charge), is free to move. In semiconductors, electrons act as mobile negative charge carriers and holes act as mobile positive charges. The term “electron carrier” therefore refers to a region, layer or material through which electrons can flow easily and which will normally reflect holes (a hole being the absence of an electron which is considered to be a mobile carrier of positive charge in a semiconductor). On the other hand, the term “hole carrier” refers to a region, layer, or material through which holes can easily flow and which will normally reflect electrons.

[077] O termo “consistindo essencialmente de” se refere a uma composição que compreende os componentes dos quais ela consiste essencialmente, bem como outros componentes, contanto que os outros componentes não afetem materialmente as características essenciais da composição. Normalmente, uma composição que consiste essencialmente de determinados componentes compreenderá mais ou igual a 95% de peso destes componentes ou mais ou igual 99% do peso destes componentes.[077] The term “consisting essentially of” refers to a composition that comprises the components of which it essentially consists, as well as other components, provided that the other components do not materially affect the essential characteristics of the composition. Typically, a composition consisting essentially of certain components will comprise greater than or equal to 95% by weight of these components or greater than or equal to 99% by weight of these components.

[078] O termo “composto volátil”, como aqui usado, refere-se a um composto que é facilmente removido por evaporação ou decomposição. Por exemplo, um composto que é facilmente removido por evaporação ou decomposição em uma temperatura menor ou igual a 150 °C ou, por exemplo, em uma temperatura menor ou igual a 100 °C, seria um composto volátil. O “Composto volátil” também inclui compostos que são facilmente removidos por evaporação por meio de produtos de decomposição. Portanto, um composto volátil X pode evaporar facilmente através de evaporação de moléculas de X, ou um composto volátil X pode evaporar facilmente por decomposição para formar dois compostos Y e Z que evaporam facilmente. Por exemplo, os sais de amônio podem ser compostos voláteis, e podem evaporar como moléculas do sal de amônio ou como produtos de decomposição, por exemplo, amônio e um composto de hidrogênio (por exemplo, um haleto de hidrogênio). Assim, um composto volátil X pode ter uma pressão de vapor relativamente elevada (por exemplo, maior ou igual a 500 Pa) ou pode ter uma pressão de decomposição relativamente elevada (por exemplo, maior ou igual a 500 Pa para um ou mais dos produtos de decomposição), que também pode ser mencionado como uma pressão de dissociação.[078] The term “volatile compound”, as used herein, refers to a compound that is easily removed by evaporation or decomposition. For example, a compound that is easily removed by evaporation or decomposition at a temperature less than or equal to 150 °C or, for example, at a temperature less than or equal to 100 °C, would be a volatile compound. “Volatile compound” also includes compounds that are easily removed by evaporation through decomposition products. Therefore, a volatile compound X can easily evaporate through evaporation of molecules of X, or a volatile compound For example, ammonium salts can be volatile compounds, and can evaporate as ammonium salt molecules or as decomposition products, for example, ammonium and a hydrogen compound (for example, a hydrogen halide). Thus, a volatile compound decomposition), which can also be referred to as a dissociation pressure.

ESTRUTURA DO DISPOSITIVODEVICE STRUCTURE

[079] As Figuras 1a e 1b ilustram esquematicamente os dispositivos fotovoltaicos 100a, 100b de acordo com a presente invenção. Nas Figuras 1a e 1b, os dispositivos fotovoltaicos 100a, 100b compreendem cada eletrodo frontal transparente ou semitransparente 101a, 101b e um eletrodo traseiro 102a, 102b, com uma região fotoativa 110a, 110b disposta entre os eletrodos frontal e traseiro, em que a região fotoativa que compreende um material de perovskita de fórmula geral (I): [079] Figures 1a and 1b schematically illustrate the photovoltaic devices 100a, 100b according to the present invention. In Figures 1a and 1b, the photovoltaic devices 100a, 100b comprise each transparent or semi-transparent front electrode 101a, 101b and a rear electrode 102a, 102b, with a photoactive region 110a, 110b disposed between the front and rear electrodes, wherein the photoactive region comprising a perovskite material of general formula (I):

[080] em que A é um cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+), A’ é um cátion de césio (Cs+), B é pelo menos um cátion inorgânico divalente, e X é iodeto e X’ é brometo, com o valor de x sendo maior que 0 e igual ou inferior a 0,4 e o valor de y sendo maior que 0 e inferior ou igual a 3.[080] where A is a formamidinium cation (HC(NH)2)2+), A' is a cesium cation (Cs+), B is at least one divalent inorganic cation, and X is iodide and X' is bromide, with the value of x being greater than 0 and equal to or less than 0.4 and the value of y being greater than 0 and less than or equal to 3.

[081] O material de perovskita é configurado para funcionar como um absorvente/fotossensibilizador de luz dentro da região fotoativa. Além disso, o material de perovskita na região fotoativa também pode ser configurado para prover transporte de carga. Quanto a isto, os materiais de perovskita são capazes de agir não apenas como absorvente de luz (ou seja, fotossensibilizador), mas também como um material semicondutor (transportador de carga) do tipo n, tipo p ou intrínseco (tipo i). Um material de perovskita pode, portanto, agir como um fotossensibilizador e como o material semicondutor tipo n. O material de perovskita pode, portanto, assumir os papéis de absorção de luz e transporte de carga de gama longa.[081] The perovskite material is configured to function as a light absorber/photosensitizer within the photoactive region. Furthermore, the perovskite material in the photoactive region can also be configured to provide charge transport. In this regard, perovskite materials are capable of acting not only as a light absorber (i.e. photosensitizer) but also as an n-type, p-type or intrinsic (i-type) semiconductor (charge carrier) material. A perovskite material can therefore act as a photosensitizer and as the n-type semiconductor material. The perovskite material can therefore take on the roles of light absorption and long-range charge transport.

[082] Na Figura 1a, o dispositivo fotovoltaico 100a ilustrado inclui uma região fotoativa única 110a disposta nos eletrodos frontais 101a e traseiros 102a, em que a região fotoativa 110a compreende um material de perovskita de fórmula geral (I). Portanto, a Figura 1a ilustra um dispositivo fotovoltaico de junção única.[082] In Figure 1a, the illustrated photovoltaic device 100a includes a single photoactive region 110a disposed on the front 101a and rear electrodes 102a, wherein the photoactive region 110a comprises a perovskite material of general formula (I). Therefore, Figure 1a illustrates a single-junction photovoltaic device.

[083] A Figura 1b então ilustra um dispositivo fotovoltaico multijunção 100b que inclui uma primeira subcélula 110b na qual a região fotoativa compreende um material de perovskita de fórmula geral (I) e uma ou mais subcélulas adicionais 120 dispostas entre os eletrodos frontais 101b e traseiros 102b. Em particular, a Figura 1b ilustra um dispositivo fotovoltaico de multijunção monoliticamente integrado em que cada subcélula 110b, 120 é conectada a uma subcélula adjacente por uma região intermediária 130 que compreende uma ou mais camadas de interconexão (por exemplo, uma camada de recombinação ou junção de túnel). Em um dispositivo fotovoltaico multijunção monoliticamente integrado, as subcélulas individuais são eletricamente conectadas em série, o que resulta na necessidade de uma camada de recombinação ou uma junção de túnel e correspondência de corrente. Em contraste, em um dispositivo fotovoltaico multijunção mecanicamente empilhado, as subcélulas individuais são providas com contatos elétricos separados e, portanto, entra em contato e não exige correspondência de corrente. No entanto, o tamanho e o custo adicionais dos contatos e substratos adicionais, e as dificuldades de dispersão de aquecimento tornam as estruturas mecanicamente empilhadas menos favoráveis que as estruturas monoliticamente integradas.[083] Figure 1b then illustrates a multijunction photovoltaic device 100b that includes a first subcell 110b in which the photoactive region comprises a perovskite material of general formula (I) and one or more additional subcells 120 disposed between the front 101b and rear electrodes 102b. In particular, Figure 1b illustrates a monolithically integrated multijunction photovoltaic device in which each subcell 110b, 120 is connected to an adjacent subcell by an intermediate region 130 comprising one or more interconnection layers (e.g., a recombination or junction layer). tunnel). In a monolithically integrated multijunction photovoltaic device, the individual subcells are electrically connected in series, which results in the need for a recombination layer or a tunnel junction and current matching. In contrast, in a mechanically stacked multijunction photovoltaic device, the individual subcells are provided with separate electrical contacts and therefore contact each other and do not require current matching. However, the additional size and cost of additional contacts and substrates, and the difficulties of heating dispersion make mechanically stacked structures less favorable than monolithically integrated structures.

[084] As Figuras 2a e 2b ilustram esquematicamente as realizações separadas dos dispositivos fotovoltaicos de junção única 100a que possuem uma região fotoativa 110a compreendendo um material de perovskita de fórmula geral (I). Em cada uma destas realizações, a região fotoativa 110a compreende uma região do tipo n 111a compreendendo pelo menos uma camada do tipo n, uma região do tipo p 112a compreendendo pelo menos uma camada do tipo p, e uma camada do material de perovskita 113a disposta entre a região do tipo n e a região do tipo p.[084] Figures 2a and 2b schematically illustrate separate embodiments of single junction photovoltaic devices 100a that have a photoactive region 110a comprising a perovskite material of general formula (I). In each of these embodiments, the photoactive region 110a comprises an n-type region 111a comprising at least one n-type layer, a p-type region 112a comprising at least one p-type layer, and a layer of perovskite material 113a disposed between the n-type region and the p-type region.

[085] A região do tipo n compreende uma ou mais camadas do tipo n. Geralmente a região do tipo n é uma camada do tipo n, ou seja, uma camada do tipo n única. Em outras realizações, no entanto, a região do tipo n pode compreender uma camada do tipo n e uma camada de bloqueio de excíton tipo n separada ou camada de bloqueio de orifício.[085] The n-type region comprises one or more n-type layers. Generally the n-type region is an n-type layer, that is, a single n-type layer. In other embodiments, however, the n-type region may comprise an n-type layer and a separate n-type exciton blocking layer or hole blocking layer.

[086] Uma camada de bloqueio de excíton é um material que é de banda proibida mais ampla que o material fotoativo, mas possui sua banda de condução ou banda de valência intimamente correspondida com aqueles do material fotoativo. Se a banda de condução (ou níveis de energia orbital molecular livre mais baixo) da camada de bloqueio de excíton é intimamente alinhada à banda de condução do material fotoativo, então os elétrons podem passar do material fotoativo para e através da camada de bloqueio de excíton, ou através da camada de excíton e para o material fotoativo, e denominamos isto uma camada de bloqueio de excíton tipo n. Um exemplo disto é batocuproína (BCP), como descrito em P. Peumans, A. Yakimov, and S. R. Forrest, “Small molecular weight organic thin-film photodetectors and solar cells” J. Appl. Phys. 93, 3693 (2001) e Masaya Hirade, and Chihaya Adachi, “Small molecular organic photovoltaic cells with exciton blocking layer at anode interface for improved device performance” Appl. Phys. Lett. 99, 153302 (2011).[086] An exciton blocking layer is a material that has a wider bandgap than the photoactive material, but has its conduction band or valence band closely matched with those of the photoactive material. If the conduction band (or lowest free molecular orbital energy levels) of the exciton blocking layer is closely aligned with the conduction band of the photoactive material, then electrons can pass from the photoactive material to and through the exciton blocking layer , or through the exciton layer and into the photoactive material, and we call this an n-type exciton blocking layer. An example of this is batocuproin (BCP), as described in P. Peumans, A. Yakimov, and S. R. Forrest, “Small molecular weight organic thin-film photodetectors and solar cells” J. Appl. Phys. 93, 3693 (2001) and Masaya Hirade, and Chihaya Adachi, “Small molecular organic photovoltaic cells with exciton blocking layer at anode interface for improved device performance” Appl. Phys. Lett. 99, 153302 (2011).

[087] Uma camada do tipo n é uma camada de um material de transporte de elétron (ou seja, um tipo n). Um material do tipo n pode ser um composto de tipo n único ou material elementar, ou uma mistura de dois ou mais compostos tipo n ou materiais elementares, que podem ser não dopados ou dopados com um ou mais elementos dopantes. Uma camada do tipo n pode compreender um material tipo n orgânico ou inorgânico.[087] An n-type layer is a layer of an electron transport material (i.e., an n-type). An n-type material may be a single n-type compound or elemental material, or a mixture of two or more n-type compounds or elemental materials, which may be undoped or doped with one or more doping elements. An n-type layer may comprise an organic or inorganic n-type material.

[088] Um material tipo n inorgânico adequado pode ser selecionado de um óxido de metal, um sulfeto de metal, um selenieto de metal, um telureto de metal, uma perovskita, Si amorfo, um semicondutor de grupo IV tipo n, um semicondutor de grupo III-V tipo n, um semicondutor de grupo II-VI tipo n, um semicondutor de grupo I-VII tipo n, um semicondutor de grupo IV-VI tipo n, um semicondutor de grupo V-VI tipo n, e um semicondutor de grupo II-V tipo n, qualquer um dos quais pode ser dopado ou não dopado. Normalmente, o material de tipo n é selecionado dentre um óxido de metal, um sulfeto de metal, um selenieto de metal e um telureto de metal. Portanto, o material tipo n pode compreender um material inorgânico selecionado dentre óxido de titânio, estanho, zinco, nióbio, tântalo, tungstênio, índio, gálio, neodímio, paládio, cádmio, ou um óxido de uma mistura de dois ou mais dos ditos metais; um sulfeto de cádmio, estanho, cobre, zinco ou um sulfeto de uma mistura de dois ou mais dos ditos metais; um selenieto de cádmio, zinco, índio, gálio ou um selenieto de uma mistura de dois ou mais dos ditos metais; ou telureto de cádmio, zinco, cádmio ou estanho, ou um telureto de uma mistura de dois ou mais dos ditos metais.[088] A suitable inorganic n-type material can be selected from a metal oxide, a metal sulfide, a metal selenide, a metal telluride, a perovskite, amorphous Si, an n-type group IV semiconductor, a group III-V type n, a group II-VI type n semiconductor, a group I-VII type n semiconductor, a group IV-VI type n semiconductor, a group V-VI type n semiconductor, and a of group II-V type n, any of which may be doped or undoped. Typically, the n-type material is selected from a metal oxide, a metal sulfide, a metal selenide and a metal telluride. Therefore, the n-type material may comprise an inorganic material selected from oxide of titanium, tin, zinc, niobium, tantalum, tungsten, indium, gallium, neodymium, palladium, cadmium, or an oxide of a mixture of two or more of said metals. ; a sulfide of cadmium, tin, copper, zinc or a sulfide of a mixture of two or more of said metals; a selenide of cadmium, zinc, indium, gallium or a selenide of a mixture of two or more of said metals; or telluride of cadmium, zinc, cadmium or tin, or a telluride of a mixture of two or more of said metals.

[089] Os exemplos de outros semicondutores que podem ser materiais tipo n adequados, por exemplo, caso sejam n-dopados, incluem os semicondutores elementares ou de composto do grupo IV; Si amorfo; semicondutores do grupo III- V (por exemplo, arsenieto de gálio); semicondutores de grupo II-VI (por exemplo, selenieto de cádmio); semicondutores de grupo I-VII (por exemplo, cloreto cuproso); semicondutores de grupo IV-VI (por exemplo, selenieto de chumbo); semicondutores de grupo V-VI (por exemplo, telureto de bismuto); e semicondutores de grupo II-V (por exemplo, arsenieto de cádmio).[089] Examples of other semiconductors that may be suitable n-type materials, for example, if they are n-doped, include elemental or compound semiconductors of group IV; Amorphous Si; group III-V semiconductors (e.g. gallium arsenide); group II-VI semiconductors (e.g. cadmium selenide); group I-VII semiconductors (e.g. cuprous chloride); group IV-VI semiconductors (e.g. lead selenide); group V-VI semiconductors (e.g. bismuth telluride); and group II-V semiconductors (e.g. cadmium arsenide).

[090] Outros materiais tipo n também podem ser empregados, inclusive materiais orgânicos e de transporte de elétron polimérico, e eletrólitos. Os exemplos adequados incluem, entre outros, um fulereno ou um derivado de fulereno, um material de transporte de elétron orgânico que compreende um perileno ou um derivado deste, ou poli{[N,N0-bis(2- octildodecil)-naftaleno-1,4,5,8-bis(dicarboximida)-2,6-diil]- alt-5,50-(2,20-bitiofeno)} (P(NDI2OD-T2)).[090] Other n-type materials can also be used, including organic and polymeric electron transport materials, and electrolytes. Suitable examples include, among others, a fullerene or a fullerene derivative, an organic electron transport material comprising a perylene or a derivative thereof, or poly{[N,N0-bis(2-octyldodecyl)-naphthalene-1 ,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-alt-5,50-(2,20-bitiophene)} (P(NDI2OD-T2)).

[091] A região do tipo p compreende uma ou mais camadas do tipo p. Geralmente, a região do tipo p é uma camada do tipo p, ou seja, uma camada do tipo p única. Em outras realizações, no entanto, a região do tipo p pode compreender uma camada do tipo p e uma camada de bloqueio de excíton tipo p ou camada de bloqueio de elétron. Se a camada de valência (ou níveis de energia orbital molecular ocupada mais elevados) da camada de bloqueio de excíton é intimamente alinhada à camada de valência do material fotoativo, então os orifícios podem passar do material fotoativo para e através da camada de bloqueio de excíton, ou através da camada de bloqueio de excíton e para o material fotoativo, e denominamos isto uma camada de bloqueio de excíton tipo p. um exemplo disto é tris[4-(5-feniltiofeno-2-yl)fenil]amino, como descrito em Masaya Hirade, and Chihaya Adachi, “Small molecular organic photovoltaic cells with exciton blocking layer at anode interface for improved device performance” Appl. Phys. Lett. 99, 153302 (2011).[091] The p-type region comprises one or more p-type layers. Generally, the p-type region is a p-type layer, that is, a single p-type layer. In other embodiments, however, the p-type region may comprise a p-type layer and a p-type exciton blocking layer or electron blocking layer. If the valence shell (or highest occupied molecular orbital energy levels) of the exciton blocking layer is closely aligned to the valence shell of the photoactive material, then holes can pass from the photoactive material to and through the exciton blocking layer. , or through the exciton blocking layer and into the photoactive material, and we call this a p-type exciton blocking layer. an example of this is tris[4-(5-phenylthiophene-2-yl)phenyl]amino, as described in Masaya Hirade, and Chihaya Adachi, “Small molecular organic photovoltaic cells with exciton blocking layer at anode interface for improved device performance” Appl . Phys. Lett. 99, 153302 (2011).

[092] Uma camada do tipo p é uma camada de um material que transporta orifício (ou seja, um tipo p). O material tipo p pode ser um composto tipo p único ou material elementar, ou uma mistura de dois ou mais compostos tipo p ou materiais elementares, que podem ser não dopados ou dopados com um ou mais elementos dopantes. Uma camada do tipo p pode compreender um material tipo p inorgânico ou orgânico.[092] A p-type layer is a layer of a material that carries orifice (i.e., a p-type). The p-type material may be a single p-type compound or elemental material, or a mixture of two or more p-type compounds or elemental materials, which may be undoped or doped with one or more doping elements. A p-type layer may comprise an inorganic or organic p-type material.

[093] Os materiais tipo p adequados podem ser selecionados dentre transportadores de orifício poliméricos ou moleculares. Os materiais tipo p adequados incluem transportadores de orifício molecular, transportadores de orifício polimérico e transportadores de orifício de copolímero. Um material tipo p pode, por exemplo, ser um material que transporta orifício molecular, um polímero ou copolímero compreendendo um ou mais das seguintes meações: tiofenil, fenelenil, ditiazolil, benzotiazolil, dicetopirrolopirrolil, etoxiditiofenl, amino, trifenil amino, carbozolil, etileno diozitiofenil, dioxitiofenil, ou fluorenil. Portanto, um material tipo p empregado no dispositivo fotovoltaico da invenção pode, por exemplo, compreender quaisquer dos materiais que transportam orifício molecular mencionados acima, polímeros ou copolímeros. Em uma realização, as regiões do tipo p compreende um material de transporte de orifício.[093] Suitable p-type materials can be selected from polymeric or molecular hole carriers. Suitable p-type materials include molecular hole carriers, polymeric hole carriers and copolymer hole carriers. A p-type material may, for example, be a molecular hole-bearing material, a polymer or copolymer comprising one or more of the following moieties: thiophenyl, phenelenyl, dithiazolyl, benzothiazolyl, diketopyrrolopyrrolyl, ethoxydithiophenyl, amino, triphenyl amino, carbozolyl, ethylene diozithiophenyl , dioxythiophenyl, or fluorenyl. Therefore, a p-type material employed in the photovoltaic device of the invention may, for example, comprise any of the above-mentioned molecular hole-carrying materials, polymers or copolymers. In one embodiment, the p-type regions comprise an orifice transport material.

[094] Uma camada do tipo p do dispositivo fotovoltaico pode compreender espiro-OMeTAD (2,2’,7,7’- tetracis-(N,N-di-p-metoxifenilamino)-9,9’-espirobifluoreno)), P3HT (poli(3-hexiltiofeno)), PCPDTBT (Poli[2,1,3-benzotiadiazol-4,7-diil[4,4-bis(2-etilhexil)-4H- ciclopenta[2,1-b:3,4-b']ditiofeno-2,6-diil]]), PVK (poli(N- vinilcarbazol)), poli(3-hexiltiofeno), poli[N,N-difenil-4- metoxifenilamino-4',4'‘-diil], sexitiofeno, 9,10- bis(feniletinil)antraceno, 5,12-bis(feniletinil)naftaceno, diindenoperileno, 9,10-difenilantraceno, PEDOT-TMA, PEDOT:PSS, perfluoropentaceno, perilene, poli(óxido de fenilene), poli(p-sulfeto de fenileno), quinacridono, rubreno, 4-(dimetilamino)benzaldeído difenilhidrazono, 4- (dibenzilamino)benzaldeído-N,Ndifenilhidrazona ou ftalocianinas.[094] A p-type layer of the photovoltaic device may comprise spiro-OMeTAD (2,2',7,7'-tetracys-(N,N-di-p-methoxyphenylamino)-9,9'-spirobifluorene)), P3HT (poly(3-hexylthiophene)), PCPDTBT (Poly[2,1,3-benzothiadiazol-4,7-diyl[4,4-bis(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b:3 ,4-b']dithiophene-2,6-diyl]]), PVK (poly(N-vinylcarbazole)), poly(3-hexylthiophene), poly[N,N-diphenyl-4-methoxyphenylamino-4',4 ''-diyl], sexithiophene, 9,10-bis(phenylethynyl)anthracene, 5,12-bis(phenylethynyl)naphthacene, diindenoperylene, 9,10-diphenylanthracene, PEDOT-TMA, PEDOT:PSS, perfluoropentacene, perilene, poly( phenylene oxide), poly(phenylene p-sulfide), quinacridone, rubrene, 4-(dimethylamino)benzaldehyde diphenylhydrazone, 4-(dibenzylamino)benzaldehyde-N,Ndiphenylhydrazone or phthalocyanines.

[095] O dispositivo ilustrado na Figura 2a possui o que é considerado uma estrutura regular para um dispositivo fotovoltaico de junção única baseado em perovskita, em que o eletrodo frontal 101a está em contato com a região do tipo n 111a da região fotoativa 110a e o eletrodo traseiro 102a está em contato com a região do tipo p 112a da região fotoativa 110a (Docampo, P. et al. (2013) Efficient organometal trihaleto perovskita planar-heterojunction solar cells on flexible polymer substrates. Nat Comms, 4). O eletrodo frontal 101a funciona, portanto, como um eletrodo negativo (que coleta elétron), enquanto o eletrodo traseiro 102a funciona como um eletrodo positivo (que coleta orifício).[095] The device illustrated in Figure 2a has what is considered a regular structure for a perovskite-based single junction photovoltaic device, in which the front electrode 101a is in contact with the n-type region 111a of the photoactive region 110a and the rear electrode 102a is in contact with the p-type region 112a of the photoactive region 110a (Docampo, P. et al. (2013) Efficient organometal trihalide perovskite planar-heterojunction solar cells on flexible polymer substrates. Nat Comms, 4). The front electrode 101a therefore functions as a negative (electron-collecting) electrode, while the rear electrode 102a functions as a positive (hole-collecting) electrode.

[096] Por meio de exemplo, na estrutura do dispositivo exemplar ilustrada na Figura 2a, o eletrodo frontal pode compreender um óxido condutor transparente (TCO), como um óxido de índio dopado com estanho (ITO), óxido de estanho dopado com fluorina (FTO), etc., a região do tipo n pode compreender uma ou mais camadas do material tipo n (por exemplo, onde cada camada do material tipo n pode compreender um material tipo n selecionado dentre aqueles detalhados acima), a região do tipo p pode compreender uma ou mais camadas do material tipo p (por exemplo, onde cada camada do material tipo p pode compreender um material tipo p selecionado dentre aqueles descritos acima), e o eletrodo traseiro pode compreender um metal de função de trabalho elevada, como ouro (Au), prata (Ag), níquel (Ni), paládio (Pd), platina (Pt) ou alumínio (Au).[096] By way of example, in the exemplary device structure illustrated in Figure 2a, the front electrode may comprise a transparent conductive oxide (TCO), such as a tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide ( FTO), etc., the n-type region may comprise one or more layers of the n-type material (e.g., where each layer of the n-type material may comprise an n-type material selected from those detailed above), the p-type region may comprise one or more layers of p-type material (e.g., where each layer of p-type material may comprise a p-type material selected from those described above), and the back electrode may comprise a high work function metal, such as gold (Au), silver (Ag), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt) or aluminum (Au).

[097] Em contraste, o dispositivo ilustrado na Figura 2b possui o que é considero uma estrutura invertida para um dispositivo fotovoltaico de junção única baseado em perovskita em que o eletrodo frontal 101a está em contato com a região do tipo p 112a da região fotoativa 110a e o eletrodo traseiro 102a está em contato com a região do tipo n 111a da região fotoativa 110a. O eletrodo frontal 101a funciona, portanto, como eletrodo positivo (que coleta orifício), enquanto o eletrodo traseiro 102a funciona como um eletrodo negativo (que coleta elétron).[097] In contrast, the device illustrated in Figure 2b has what is considered an inverted structure for a perovskite-based single-junction photovoltaic device in which the front electrode 101a is in contact with the p-type region 112a of the photoactive region 110a and the rear electrode 102a is in contact with the n-type region 111a of the photoactive region 110a. The front electrode 101a therefore functions as a positive electrode (hole collecting), while the rear electrode 102a functions as a negative electrode (electron collecting).

[098] Por meio de exemplo, na estrutura do dispositivo exemplar ilustrada na Figura 2b, o eletrodo frontal pode compreender um óxido condutor transparente (TCO), como um óxido de índio dopado com estanho (ITO), óxido de estanho dopado com fluorina (FTO), etc., a região do tipo p pode compreender uma ou mais camadas do material tipo p (por exemplo, onde cada camada do material tipo p pode compreender um material tipo p selecionado dentre aqueles descritos acima), a região do tipo n pode compreender uma ou mais camadas de material tipo n (por exemplo, onde cada camada do material tipo n pode compreender um material tipo n selecionado dentre aqueles detalhados acima), e o eletrodo traseiro pode compreender um metal de função de trabalho elevada, como ouro (Au), prata (Ag), níquel (Ni), paládio (Pd), platina (Pt) ou alumínio (Au).[098] By way of example, in the exemplary device structure illustrated in Figure 2b, the front electrode may comprise a transparent conductive oxide (TCO), such as a tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide ( FTO), etc., the p-type region may comprise one or more layers of the p-type material (e.g., where each layer of the p-type material may comprise a p-type material selected from those described above), the n-type region may comprise one or more layers of n-type material (e.g., where each layer of n-type material may comprise an n-type material selected from those detailed above), and the back electrode may comprise a high work function metal, such as gold (Au), silver (Ag), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt) or aluminum (Au).

[099] Ambos os dispositivos ilustrados nas Figuras 2a e 2b incluem uma região do tipo n e uma região do tipo p, com o material fotoativo de perovskita disposto entre a região do tipo n e a região do tipo p, de modo que a região tipo n (que transporta elétron) e a região tipo p (que transporta orifício) agem para carga alterada no material de perovskita em direção aos respectivos eletrodos. No entanto, também é possível para estes dispositivos incluir apenas uma região que transporta carga. Em particular, foi demonstrado que os dispositivos fotovoltaicos funcionais que compreendem uma perovskita fotoativa podem ser formados sem quaisquer materiais que transportam orifício, de modo que a perovskita fotoativa esteja em contato direto com um eletrodo e/ou camada de metal (vide, Etgar, L., Gao, P. & Xue, Z., 2012. Mesoscopic CH3NH3PbI3/TiO2 heterojunction solar cells. J. Am. Chem. Soc., 2012, 134 (42), pp 17396-17399). Nestes dispositivos, a perovskita fotoativa assume os papéis de colhedor de luz e transportador de orifício, de modo que um material adicional que transporta orifício seja redundante.[099] Both devices illustrated in Figures 2a and 2b include an n-type region and a p-type region, with the perovskite photoactive material arranged between the n-type region and the p-type region, so that the n-type region ( which transports electron) and the p-type region (which carries hole) act to change charge in the perovskite material towards the respective electrodes. However, it is also possible for these devices to include only a charge-carrying region. In particular, it has been demonstrated that functional photovoltaic devices comprising a photoactive perovskite can be formed without any hole-transporting materials, such that the photoactive perovskite is in direct contact with an electrode and/or metal layer (see, Etgar, L ., Gao, P. & Xue, Z., 2012. Mesoscopic CH3NH3PbI3/TiO2 heterojunction solar cells. J. Am. Chem. Soc., 2012, 134 (42), pp 17396-17399). In these devices, the photoactive perovskite takes on the roles of light harvester and hole carrier, so that an additional hole-transporting material is redundant.

[100] As Figuras 3a a 3c ilustram algumas realizações exemplares de um dispositivo fotovoltaico de junção única baseado em perovskita.[100] Figures 3a to 3c illustrate some exemplary embodiments of a perovskite-based single-junction photovoltaic device.

[101] Nas Figuras 3a e 3b, a região fotoativa 110a do dispositivo fotovoltaico 100a compreende uma região porosa 114a, em que a região porosa 114a compreende uma camada do material de perovskita 113a de fórmula (I) que está em contato com um material de armação porosa 115a que está disposto entre a região do tipo n 111a e a região do tipo p 112a. Nesta realização, a camada do material de perovskita 113a é provida como um revestimento sobre o material de armação porosa 115a, formando assim uma camada substancialmente isolante sobre a superfície da armação porosa, de modo que o material de perovskita 113a seja disposto dentro da armação porosa. A região do tipo p 112a compreende um material que transporta carga, então preenche os poros da região porosa 114a (ou seja, os poros da armação porosa revestida com perovskita) e forma uma camada limite sobre o material poroso. Quanto a isto, a camada limite do material que transporta carga consiste de uma camada do material que transporta carga sem porosidade aberta.[101] In Figures 3a and 3b, the photoactive region 110a of the photovoltaic device 100a comprises a porous region 114a, wherein the porous region 114a comprises a layer of perovskite material 113a of formula (I) that is in contact with a material of porous frame 115a which is disposed between the n-type region 111a and the p-type region 112a. In this embodiment, the layer of perovskite material 113a is provided as a coating over the porous frame material 115a, thereby forming a substantially insulating layer on the surface of the porous frame, so that the perovskite material 113a is disposed within the porous frame. . The p-type region 112a comprises a charge-carrying material, then fills the pores of the porous region 114a (i.e., the pores of the perovskite-coated porous scaffold) and forms a boundary layer over the porous material. In this regard, the boundary layer of the load-carrying material consists of a layer of the load-carrying material without open porosity.

[102] Na Figura 3a, o dispositivo fotovoltaico 100a ilustrado possui o que foi mencionado como uma arquitetura celular absorvente extremamente fina (ETA) na qual uma camada extremamente fina do material de perovskita de absorção de luz é provida na interface entre semicondutores tipo n (por exemplo, TiO2) e tipo p (por exemplo, HTM) nanoestruturados e interpenetrantes. Nesta disposição, o material de armação porosa 115a dentro da região fotoativa 110a compreende um material semicondutor/que transporta carga.[102] In Figure 3a, the illustrated photovoltaic device 100a has what has been referred to as an extremely thin absorbing cellular architecture (ETA) in which an extremely thin layer of light-absorbing perovskite material is provided at the interface between n-type semiconductors ( e.g. TiO2) and p-type (e.g. HTM) nanostructured and interpenetrating. In this arrangement, the porous frame material 115a within the photoactive region 110a comprises a semiconductor/charge-carrying material.

[103] Na Figura 3b, o dispositivo fotovoltaico 100a ilustrado possui o que foi mencionado como uma arquitetura célula solar meso-superestruturada (MSSC) na qual uma camada extremamente fina do material de perovskita que absorve luz é provida em um material de armação de isolamento mesoporoso. Nesta disposição, o material de armação porosa 115a dentro da região fotoativa 110a compreende um material dielétrico (por exemplo, Al2O3).[103] In Figure 3b, the illustrated photovoltaic device 100a has what has been referred to as a meso-superstructured solar cell (MSSC) architecture in which an extremely thin layer of light-absorbing perovskite material is provided on an insulating frame material. mesoporous. In this arrangement, the porous frame material 115a within the photoactive region 110a comprises a dielectric material (e.g., Al2O3).

[104] Na Figura 3c, a região fotoativa 110a compreende uma camada do material de perovskita 113a de fórmula (I) sem porosidade aberta. Conforme descrito acima, um material sem porosidade aberta normalmente não possui macroporos nem mesoporos, mas pode ter microporos e nanoporos (e, portanto, pode ter poros intercristalinos). A camada de material de perovskita 113a forma, portanto, uma heterojunção planar com uma ou ambas dentre a região do tipo n 111a e a região do tipo p 112a. Tanto a região do tipo n 111a quanto a região do tipo p 112a podem ser dispostas sobre a camada do material de perovskita 113a sem porosidade aberta. Quanto a isto, uma vez que a camada do material de perovskita 113a está sem porosidade aberta, nenhum material do tipo n ou tipo infiltra o material de perovskita para formar uma heterojunção volumosa; em vez de formar uma heterojunção planar com material de perovskita. Normalmente a camada do material de perovskita 113a sem porosidade aberta está em contato com a região do tipo n e a região do tipo p e, então, forma uma heterojunção planar com a região do tipo n e a região do tipo p.[104] In Figure 3c, the photoactive region 110a comprises a layer of perovskite material 113a of formula (I) without open porosity. As described above, a material without open porosity typically has neither macropores nor mesopores, but may have micropores and nanopores (and therefore may have intercrystalline pores). The layer of perovskite material 113a therefore forms a planar heterojunction with one or both of the n-type region 111a and the p-type region 112a. Both the n-type region 111a and the p-type region 112a can be arranged on the perovskite material layer 113a without open porosity. In this regard, since the perovskite material layer 113a is without open porosity, no n-type or n-type material infiltrates the perovskite material to form a bulky heterojunction; instead of forming a planar heterojunction with perovskite material. Normally the layer of perovskite material 113a without open porosity is in contact with the n-type region and the p-type region, and then forms a planar heterojunction with the n-type region and the p-type region.

[105] Na Figura 3c, o dispositivo fotovoltaico 100a ilustrado então possui uma arquitetura de dispositivo de heterojunção planar de película fina na qual uma camada fina de sólido do material de perovskita que absorve luz é provida entre as camadas planares de tipo n (por exemplo, TiO2) e semicondutores tipo p (por exemplo, HTM). Nesta disposição, o dispositivo não inclui um material de armação porosa.[105] In Figure 3c, the photovoltaic device 100a illustrated then has a thin-film planar heterojunction device architecture in which a thin solid layer of light-absorbing perovskite material is provided between the n-type planar layers (e.g. , TiO2) and p-type semiconductors (e.g. HTM). In this arrangement, the device does not include a porous frame material.

[106] Em uma realização alternativa, a região fotoativa pode compreender uma camada do material de perovskita de fórmula (I), em que o material de perovskita preenche os poros de um material de armação porosa e forma uma camada limite do material de perovskita sobre o material de armação porosa, em que a camada limite do material de perovskita não é infiltrada pelo material de armação porosa. A camada do material de perovskita está então em contato com o material de armação porosa. Normalmente a camada limite consiste de uma camada do material de perovskita sem porosidade aberta que então forma uma heterojunção planar com uma dentre a região do tipo n e a região do tipo p.[106] In an alternative embodiment, the photoactive region may comprise a layer of the perovskite material of formula (I), wherein the perovskite material fills the pores of a porous frame material and forms a boundary layer of the perovskite material over the porous frame material, wherein the boundary layer of the perovskite material is not infiltrated by the porous frame material. The layer of perovskite material is then in contact with the porous scaffold material. Typically the boundary layer consists of a layer of open porosity-free perovskite material that then forms a planar heterojunction with one of the n-type region and the p-type region.

[107] Ainda em uma realização adicional, a região fotoativa pode compreender uma camada do material de perovskita de fórmula (I), em que o material de perovskita é ele próprio poroso. Um material de transporte de carga então preenche os poros da região porosa do material de perovskita e forma uma camada limite sobre o material de perovskita poroso. Quanto a isto, a camada limite do material que transporta carga consiste de uma camada do material que transporta carga sem porosidade aberta.[107] In yet a further embodiment, the photoactive region may comprise a layer of the perovskite material of formula (I), wherein the perovskite material is itself porous. A charge transport material then fills the pores of the porous region of the perovskite material and forms a boundary layer over the porous perovskite material. In this regard, the boundary layer of the load-carrying material consists of a layer of the load-carrying material without open porosity.

[108] Dependendo da disposição específica do dispositivo, a espessura da região fotoativa normalmente é de 300 nm a 3000 nm. Geralmente a espessura da região fotoativa é de 400 nm a 2000 nm. Por exemplo, a espessura pode ser de 500 nm a 1500 nm.[108] Depending on the specific arrangement of the device, the thickness of the photoactive region is typically 300 nm to 3000 nm. Generally the thickness of the photoactive region is 400 nm to 2000 nm. For example, the thickness can be from 500 nm to 1500 nm.

[109] A fim de prover dispositivos fotovoltaicos altamente eficazes, a absorção do absorvente idealmente deve ser maximizada de modo a gerar uma quantidade ideal de corrente. Consequentemente, ao usar uma perovskita como o absorvente em um dispositivo fotovoltaico, a espessura da camada de perovskita idealmente deve ser na ordem de 300 a 600 nm, a fim de absorver a maior parte da luz solar que cruza o espectro visível. Em particular, em uma célula solar, a camada de perovskita camada geralmente deve ser mais espessa que a profundidade de absorção (que é definida como a espessura da película necessária para absorver 90% da luz incidente de um determinado comprimento de onda, o qual, para os materiais de perovskita de interesse, normalmente está acima de 100 nm, caso absorção significativa de luz seja necessária entre todo o espectro visível (400 a 800 nm)), como o uso de uma camada fotoativa em dispositivos fotovoltaicos com uma espessura inferior a 100 nm pode ser prejudicial ao desempenho do dispositivo.[109] In order to provide highly effective photovoltaic devices, the absorption of the absorber should ideally be maximized in order to generate an ideal amount of current. Consequently, when using a perovskite as the absorber in a photovoltaic device, the thickness of the perovskite layer should ideally be on the order of 300 to 600 nm in order to absorb most of the sunlight that crosses the visible spectrum. In particular, in a solar cell, the perovskite layer generally must be thicker than the absorption depth (which is defined as the film thickness required to absorb 90% of the incident light of a given wavelength, which, for the perovskite materials of interest, it is typically above 100 nm if significant light absorption is required across the entire visible spectrum (400 to 800 nm)), such as the use of a photoactive layer in photovoltaic devices with a thickness less than 100nm can be detrimental to device performance.

[110] Normalmente, portanto, a espessura da camada do material de perovskita é maior que 100 nm. A espessura da camada do material de perovskita no dispositivo fotovoltaico pode, por exemplo, ser de 100 nm a 1000 nm. A espessura da camada do material de perovskita no dispositivo fotovoltaico pode, por exemplo, ser de 200 nm a 700 nm, e é preferencialmente de 300 nm a 600 nm.[110] Typically, therefore, the layer thickness of the perovskite material is greater than 100 nm. The layer thickness of the perovskite material in the photovoltaic device can, for example, be 100 nm to 1000 nm. The layer thickness of the perovskite material in the photovoltaic device may, for example, be 200 nm to 700 nm, and is preferably 300 nm to 600 nm.

[111] O eletrodo frontal pode ter uma espessura de 100 nm a 700 nm, por exemplo, de 100 nm a 400 nm. Por exemplo, a espessura pode ser de 400 nm. O eletrodo traseiro possui uma espessura de 10 nm a 500 nm, por exemplo, de 50 nm a 200 nm. Por exemplo, a espessura do eletrodo traseiro pode ser de 150 nm.[111] The front electrode may have a thickness of 100 nm to 700 nm, for example, 100 nm to 400 nm. For example, the thickness may be 400 nm. The rear electrode has a thickness of 10 nm to 500 nm, for example, from 50 nm to 200 nm. For example, the thickness of the back electrode may be 150 nm.

[112] A região do tipo n compreende uma ou mais camadas do tipo n. a região do tipo n pode ter uma espessura de 50 nm a 1000 nm. Por exemplo, a região do tipo n pode ter uma espessura de 50 nm a 500 nm, ou de 100 nm a 500 nm. Onde a região do tipo n compreende uma camada compacta de um semicondutor tipo n, a camada compacta possui uma espessura de 50 nm a 200 nm, normalmente uma espessura de aproximadamente 100 nm.[112] The n-type region comprises one or more n-type layers. the n-type region can have a thickness of 50 nm to 1000 nm. For example, the n-type region may have a thickness of 50 nm to 500 nm, or 100 nm to 500 nm. Where the n-type region comprises a compact layer of an n-type semiconductor, the compact layer has a thickness of 50 nm to 200 nm, typically a thickness of approximately 100 nm.

[113] A região do tipo p compreende uma ou mais camadas do tipo p. a região do tipo p pode ter uma espessura de 50 nm a 1000 nm. Por exemplo, a região do tipo p pode ter uma espessura de 50 nm a 500 nm, ou de 100 nm a 500 nm.[113] The p-type region comprises one or more p-type layers. the p-type region can have a thickness of 50 nm to 1000 nm. For example, the p-type region may have a thickness of 50 nm to 500 nm, or 100 nm to 500 nm.

[114] Onde a região fotoativa compreende um material de armação porosa, a espessura da camada do material de armação porosa pode ter uma espessura de 5 nm a 500 nm, ou 100 nm a 300 nm. Por exemplo, a espessura da camada da armação porosa pode ser de 10 nm a 50 nm.[114] Where the photoactive region comprises a porous frame material, the layer thickness of the porous frame material may have a thickness of 5 nm to 500 nm, or 100 nm to 300 nm. For example, the layer thickness of the porous scaffold may be 10 nm to 50 nm.

[115] Onde a região fotoativa compreende uma camada limite do material de perovskita sobre a região porosa, a espessura da camada limite pode ser maior, igual ou menor que a espessura da região porosa. A espessura da camada limite normalmente é de 10 nm a 1000 nm ou, por exemplo, de 100 nm a 700 nm. Uma camada limite que possui uma espessura de pelo menos 100 nm geralmente é preferida. A espessura da região porosa geralmente é de 5 nm a 1000 nm. Mais tipicamente, é de 5 nm a 500 nm ou, por exemplo, de 30 nm a 200 nm.[115] Where the photoactive region comprises a boundary layer of perovskite material over the porous region, the thickness of the boundary layer may be greater than, equal to, or less than the thickness of the porous region. The thickness of the boundary layer is typically 10 nm to 1000 nm or, for example, 100 nm to 700 nm. A boundary layer that has a thickness of at least 100 nm is generally preferred. The thickness of the porous region is generally 5 nm to 1000 nm. More typically, it is 5 nm to 500 nm or, for example, 30 nm to 200 nm.

[116] As Figuras 4a e 4b ilustram realizações esquematicamente separadas dos dispositivos fotovoltaicos multijunção 100b que possuem uma primeira subcélula 110b que compreende um material de perovskita de fórmula geral (I) e uma ou mais subcélulas adicionais 120.[116] Figures 4a and 4b illustrate schematically separate embodiments of multijunction photovoltaic devices 100b that have a first subcell 110b comprising a perovskite material of general formula (I) and one or more additional subcells 120.

[117] Em cada uma destas realizações, o dispositivo fotovoltaico multijunção 100b possui uma estrutura monoliticamente integrada que compreende, portanto, apenas dois eletrodos, os eletrodos frontal 101b e traseiro 102b, com a primeira subcélula 110b e a uma ou mais subcélulas adicionais 120 dispostas entre os dois eletrodos. Além disso, uma vez que a estrutura monoliticamente integrada compreender apenas dois eletrodos, cada subcélula é conectada uma região fotoativa adjacente por uma região intermediária 130, em que cada região intermediária compreende uma ou mais camadas de interconexão. Por exemplo, as camadas de interconexão podem compreender qualquer uma dentre uma camada de recombinação e uma junção de túnel.[117] In each of these embodiments, the multijunction photovoltaic device 100b has a monolithically integrated structure that therefore comprises only two electrodes, the front electrodes 101b and the rear electrodes 102b, with the first subcell 110b and the one or more additional subcells 120 arranged between the two electrodes. Furthermore, since the monolithically integrated structure comprises only two electrodes, each subcell is connected to an adjacent photoactive region by an intermediate region 130, wherein each intermediate region comprises one or more interconnection layers. For example, the interconnection layers may comprise any one of a recombination layer and a tunnel junction.

[118] Em cada uma destas realizações, a primeira subcélula 110b compreende ainda uma região do tipo n 111b, que compreende pelo menos uma camada do tipo n, uma região do tipo p 112b que compreende pelo menos uma camada do tipo p, com uma camada do material de perovskita 113b disposta entre a região do tipo n 111b e a região do tipo p 112b.[118] In each of these embodiments, the first subcell 110b further comprises an n-type region 111b, which comprises at least one n-type layer, a p-type region 112b, which comprises at least one p-type layer, with a layer of perovskite material 113b disposed between the n-type region 111b and the p-type region 112b.

[119] Por meio de exemplo, cada uma da uma ou mais subcélulas adicionais 120 do dispositivo fotovoltaico multijunção 100b pode compreender qualquer um dentre um segundo material fotoativo de perovskita, silício amorfo, silício cristalino, CdTe, CuZnSnSSe, CuZnSnS ou CuInGaSe (CIGS).[119] By way of example, each of the one or more additional subcells 120 of the multijunction photovoltaic device 100b may comprise any one of a second photoactive material of perovskite, amorphous silicon, crystalline silicon, CdTe, CuZnSnSSe, CuZnSnS or CuInGaSe (CIGS) .

[120] O dispositivo ilustrado na Figura 4a possui o que é considerado uma estrutura regular para o dispositivo fotovoltaico multijunção baseado em perovskita 100b, em que o eletrodo frontal 101b está em contato com a região do tipo p 112b da primeira subcélula 110b que compreende o material de perovskita 113b de fórmula geral (I) e o eletrodo traseiro 102b está em contato com um dentre uma ou mais subcélulas adicionais 120. O eletrodo frontal 101b funciona, portanto, como um eletrodo positivo (que coleta orifício), enquanto o eletrodo traseiro 102b funciona como um eletrodo negativo (que coleta elétron).[120] The device illustrated in Figure 4a has what is considered a regular structure for the perovskite-based multijunction photovoltaic device 100b, wherein the front electrode 101b is in contact with the p-type region 112b of the first subcell 110b comprising the perovskite material 113b of general formula (I) and the rear electrode 102b is in contact with one of one or more additional subcells 120. The front electrode 101b therefore functions as a positive (hole collecting) electrode, while the rear electrode 101b 102b works as a negative electrode (which collects electrons).

[121] Na Figura 4a, o dispositivo fotovoltaico multijunção 100b ilustrado é um dispositivo paralelo que compreende duas subcélulas fotoativas 110b, 120, em que a subcélula do topo/superior/primeira 110b compreende um material de perovskita fotossensível/que absorve luz 113b de fórmula (I) e subcélula de fundo/inferior/segunda 120 pode, por exemplo, compreender uma subcélula baseada em silício cristalino.[121] In Figure 4a, the illustrated multijunction photovoltaic device 100b is a parallel device comprising two photoactive subcells 110b, 120, wherein the top/top/first subcell 110b comprises a photosensitive/light-absorbing perovskite material 113b of formula (I) and bottom/bottom/second subcell 120 may, for example, comprise a subcell based on crystalline silicon.

[122] Por meio de exemplo, nesta estrutura exemplar, o eletrodo frontal 101b pode compreender um óxido condutor transparente (TCO), como um óxido de índio dopado de estanho (ITO), óxido de estanho dopado de fluorina (FTO), etc., a região do tipo p 112b pode compreender uma ou mais camadas de material tipo p (por exemplo, onde cada camada do material tipo p pode compreender um material tipo p selecionado dentre aqueles detalhados acima), a região do tipo n 111b pode compreender uma ou mais camadas de material tipo n (por exemplo, onde cada camada de material tipo n pode compreender um material tipo n selecionado dentre aqueles detalhados acima), e o eletrodo traseiro 102b pode compreender um metal de função de trabalho elevada, como ouro (Au), prata (Ag), níquel (Ni), paládio (Pd), platina (Pt) ou alumínio (Au). Por meio de exemplo, a região intermediária 130 poderia compreender uma camada de recombinação que compreender uma camada de ITO.[122] By way of example, in this exemplary structure, the front electrode 101b may comprise a transparent conductive oxide (TCO), such as a tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), etc. , the p-type region 112b may comprise one or more layers of p-type material (e.g., where each layer of p-type material may comprise a p-type material selected from those detailed above), the n-type region 111b may comprise a or more layers of n-type material (e.g., where each layer of n-type material may comprise an n-type material selected from those detailed above), and the back electrode 102b may comprise a high work function metal, such as gold (Au ), silver (Ag), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt) or aluminum (Au). By way of example, the intermediate region 130 could comprise a recombination layer that comprises an ITO layer.

[123] Em contraste, o dispositivo ilustrado na Figura 4b possui o que é considerado uma estrutura invertida para um dispositivo fotovoltaico multijunção baseado em perovskita 100b, em que o eletrodo frontal 101b está em contato com a região do tipo n 111b da primeira subcélula 110b e o eletrodo traseiro 102b está em contato com um dentre uma ou mais subcélulas adicionais 120. O eletrodo frontal 101b funciona, portanto, como um eletrodo negativo (que coleta elétron), enquanto o eletrodo traseiro 102b funciona como um eletrodo positivo (que coleta orifício).[123] In contrast, the device illustrated in Figure 4b has what is considered an inverted structure for a perovskite-based multijunction photovoltaic device 100b, in which the front electrode 101b is in contact with the n-type region 111b of the first subcell 110b and the rear electrode 102b is in contact with one of one or more additional subcells 120. The front electrode 101b therefore functions as a negative electrode (which collects electrons), while the rear electrode 102b functions as a positive electrode (which collects hole ).

[124] Na Figura 4b, o dispositivo fotovoltaico multijunção 100b ilustrado é um dispositivo paralelo que compreende duas subcélulas fotoativas 110b, 120, em que a subcélula de topo/superior/primeira 110b compreende um material de perovskita fotossensível/que absorve luz 113b de fórmula (I) e a subcélula de fundo/inferior/segunda 120 pode, por exemplo, compreender uma subcélula baseada em silício cristalino.[124] In Figure 4b, the illustrated multijunction photovoltaic device 100b is a parallel device comprising two photoactive subcells 110b, 120, wherein the top/top/first subcell 110b comprises a photosensitive/light-absorbing perovskite material 113b of formula (I) and the bottom/bottom/second subcell 120 may, for example, comprise a subcell based on crystalline silicon.

[125] Por meio de exemplo, nesta estrutura exemplar, o eletrodo frontal 101b pode compreender um óxido condutor transparente (TCO), como óxido de índio dopado de estanho (ITO), óxido de estanho dopado com fluorina (FTO), etc., a região do tipo n 111b pode compreender uma ou mais camadas de material tipo n (por exemplo, onde cada camada de material tipo n pode compreender um material tipo n selecionado dentre aqueles detalhados acima, a região do tipo p 112b pode compreender uma ou mais camadas de material tipo p (por exemplo, onde cada camada de material tipo p pode compreender um material tipo p selecionado dentre aqueles detalhados acima), e o eletrodo traseiro 102b pode compreender um metal de função de trabalho elevada, como ouro (Au), prata (Ag), níquel (Ni), paládio (Pd), platina (Pt) ou alumínio (Au). Por meio de exemplo, a região intermediária 130 poderia compreender uma camada de recombinação que compreende uma camada de ITO.[125] By way of example, in this exemplary structure, the front electrode 101b may comprise a transparent conductive oxide (TCO), such as tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), etc., the n-type region 111b may comprise one or more layers of n-type material (e.g., where each layer of n-type material may comprise an n-type material selected from those detailed above, the p-type region 112b may comprise one or more layers of p-type material (e.g., wherein each layer of p-type material may comprise a p-type material selected from those detailed above), and the back electrode 102b may comprise a high work function metal such as gold (Au), silver (Ag), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt) or aluminum (Au).By way of example, the intermediate region 130 could comprise a recombination layer comprising an ITO layer.

[126] As Figuras 5a a 5c ilustram algumas realizações exemplares adicionais dos dispositivos fotovoltaicos multijunção que possuem uma primeira subcélula que compreende um material de perovskita de fórmula geral (I) e uma ou mais subcélulas adicionais.[126] Figures 5a to 5c illustrate some additional exemplary embodiments of multijunction photovoltaic devices having a first subcell comprising a perovskite material of general formula (I) and one or more additional subcells.

[127] A Figura 5a ilustra um exemplo de um dispositivo fotovoltaico paralelo, em que a subcélula de topo/superior/primeira compreende um material de perovskita fotossensível/que absorve luz e a subcélula de fundo/inferior/segunda compreende uma subcélula de silício cristalino. Nesta realização exemplar, a subcélula de silício cristalino compreende uma heterojunção de silício amorfo/silício cristalino (SHJ) que faz uso de uma pastilha de silício cristalino (c-Si) como um absorvente fotoativo e películas finas de silício amorfo (a-Si) para a formação de junção e a passivação de superfície. A subcélula de silício cristalino compreende um emissor de a-Si tipo p, uma camada de passivação/tampão de a-Si intrínseco, um absorvente fotoativo de c-Si tipo n, outra camada de passivação/tampão de a-Si intrínseca e uma camada de campo de superfície traseira (BSF) feita de a-Si tipo n.[127] Figure 5a illustrates an example of a parallel photovoltaic device, wherein the top/top/first subcell comprises a photosensitive/light-absorbing perovskite material and the bottom/bottom/second subcell comprises a crystalline silicon subcell. . In this exemplary embodiment, the crystalline silicon subcell comprises an amorphous silicon/crystalline silicon (SHJ) heterojunction that makes use of a crystalline silicon wafer (c-Si) as a photoactive absorber and amorphous silicon (a-Si) thin films. for joint formation and surface passivation. The crystalline silicon subcell comprises a p-type a-Si emitter, an intrinsic a-Si passivation/buffer layer, an n-type c-Si photoactive absorber, another intrinsic a-Si passivation/buffer layer, and a back surface field (BSF) layer made of n-type a-Si.

[128] A Figura 5b ilustra um exemplo de um dispositivo fotovoltaico paralelo, em que a subcélula de topo/superior/primeira compreende um material de perovskita fotossensível/que absorve luz e a subcélula de fundo/inferior/segunda compreende uma subcélula CIGS, CIS ou CZTSSe. Nesta realização exemplar, a subcélula inferior compreende um absorvente fotoativo (tipo p) de CIGS, CIS ou CZTSSe e uma camada tampão (tipo n) de CdS.[128] Figure 5b illustrates an example of a parallel photovoltaic device, wherein the top/top/first subcell comprises a photosensitive/light-absorbing perovskite material and the bottom/bottom/second subcell comprises a CIGS, CIS subcell. or CZTSSe. In this exemplary embodiment, the lower subcell comprises a photoactive absorber (p-type) of CIGS, CIS or CZTSSe and a buffer layer (n-type) of CdS.

[129] A Figura 5c ilustra um exemplo de um dispositivo fotovoltaico paralelo, em que a subcélula de topo/superior/primeira compreende um material de perovskita fotossensível/que absorve luz e a subcélula de fundo/inferior/segunda compreende um segundo material de perovskita fotossensível/que absorve luz.[129] Figure 5c illustrates an example of a parallel photovoltaic device, wherein the top/top/first subcell comprises a photosensitive/light-absorbing perovskite material and the bottom/bottom/second subcell comprises a second perovskite material. photosensitive/light absorbing.

DISPOSITIVO MULTIJUNÇÃOMULTIJUNCTION DEVICE

[130] Consequentemente, é provido o dispositivo fotovoltaico multijunção que compreende uma primeira (superior) subcélula e uma segunda (inferior) subcélula, em que a primeira subcélula compreende um material de perovskita que absorve luz tendo uma fórmula geral (I) de:[130] Accordingly, there is provided the multijunction photovoltaic device comprising a first (upper) subcell and a second (lower) subcell, wherein the first subcell comprises a light-absorbing perovskite material having a general formula (I) of:

[131] [131]

[132] em que A é um cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+), A’ é um cátion de césio (Cs+), B é pelo menos um cátion inorgânico divalente, X é iodeto e X’ é brometo, e em que 0 < x < 0,4 e 0 < y < 3. Preferencialmente, o dispositivo fotovoltaico multijunção é um dispositivo fotovoltaico paralelo que compreende duas regiões fotoativas, em que a primeira região fotoativa é a parte superior da região fotoativa e a segunda região fotoativa é a parte inferior da região fotoativa.[132] where A is a formamidinium cation (HC(NH)2)2+), A' is a cesium cation (Cs+), B is at least one divalent inorganic cation, X is iodide, and X' is bromide , and where 0 < x < 0.4 and 0 < y < 3. Preferably, the multijunction photovoltaic device is a parallel photovoltaic device comprising two photoactive regions, wherein the first photoactive region is the upper part of the photoactive region and the The second photoactive region is the lower part of the photoactive region.

[133] A primeira subcélula pode compreender uma região do tipo n que compreende pelo menos uma camada do tipo n e uma camada do material de perovskita em contato com a região do tipo n. A primeira subcélula pode compreender uma região do tipo n que compreende pelo menos uma camada do tipo n, uma região do tipo p que compreende pelo menos uma camada do tipo p e uma camada do material de perovskita disposta entre a região do tipo n e a região do tipo p.[133] The first subcell may comprise an n-type region comprising at least one n-type layer and a layer of perovskite material in contact with the n-type region. The first subcell may comprise an n-type region comprising at least one n-type layer, a p-type region comprising at least one p-type layer, and a layer of perovskite material disposed between the n-type region and the n-type region. P.

[134] O dispositivo fotovoltaico multijunção pode compreender ainda um primeiro eletrodo, e um segundo eletrodo, em que a primeira subcélula e a segunda subcélula são dispostas entre o primeiro e o segundo eletrodos.[134] The multijunction photovoltaic device may further comprise a first electrode, and a second electrode, wherein the first subcell and the second subcell are disposed between the first and second electrodes.

[135] O primeiro eletrodo pode então estar em contato com a região do tipo p da primeira subcélula, e em que o primeiro eletrodo compreende um material eletricamente condutor transparente ou semitransparente. O primeiro eletrodo pode então ser um eletrodo que coleta orifício, enquanto o segundo eletrodo é um eletrodo que coleta elétron.[135] The first electrode may then be in contact with the p-type region of the first subcell, and wherein the first electrode comprises a transparent or semi-transparent electrically conductive material. The first electrode may then be a hole-collecting electrode, while the second electrode is an electron-collecting electrode.

[136] Alternativamente, o primeiro eletrodo pode estar em contato com a região do tipo n da primeira subcélula, e em que o primeiro eletrodo compreende um material eletricamente condutor transparente ou semitransparente. O primeiro eletrodo pode então ser um eletrodo que coleta elétron, enquanto o segundo eletrodo é um eletrodo que coleta orifício.[136] Alternatively, the first electrode may be in contact with the n-type region of the first subcell, and wherein the first electrode comprises a transparent or semi-transparent electrically conductive material. The first electrode may then be an electron-collecting electrode, while the second electrode is a hole-collecting electrode.

[137] A segunda região fotoativa pode compreender qualquer um dentre um segundo material de perovskita, silício cristalino, CdTe, CuZnSnSSe, CuZnSnS ou CuInGaSe (CIGS).[137] The second photoactive region may comprise any of a second perovskite material, crystalline silicon, CdTe, CuZnSnSSe, CuZnSnS or CuInGaSe (CIGS).

[138] Preferencialmente, a segunda subcélula compreende uma subcélula de silício cristalino, e mais preferencialmente a subcélula de silício cristalino compreende uma heterojunção de silício (SHJ), e ainda mais preferencialmente a subcélula de silício cristalino compreende uma heterojunção de silício amorfo:silício cristalino.[138] Preferably, the second subcell comprises a crystalline silicon subcell, and more preferably the crystalline silicon subcell comprises a silicon heterojunction (SHJ), and even more preferably the crystalline silicon subcell comprises an amorphous silicon:crystalline silicon heterojunction .

[139] O material de perovskita pode então possuir a fórmula (II): [139] The perovskite material can then have formula (II):

[140] em que FA é um cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)), Cs é um cátion de césio (Cs+), Pb é um cátion de chumbo (II) (Pb2+), I é iodeto (I-) e Br é brometo (Br-). Preferencialmente, x é então igual ou maior que 0,05 e menor ou igual a 0,25, e é mais preferencialmente igual a qualquer um dentre 0,05, 0,10, 0,15, 0,20 e 0,25. Preferencialmente, y é então maior que 0 e menor que 1,5, é mais preferencialmente maior que 0 e menor ou igual a 1,0, e é ainda mais preferencialmente 0,6.[140] where FA is a formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)), Cs is a cesium cation (Cs+), Pb is a lead (II) cation (Pb2+), I is iodide (I-) and Br is bromide (Br-). Preferably, x is then equal to or greater than 0.05 and less than or equal to 0.25, and is more preferably equal to any of 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 and 0.25. Preferably, y is then greater than 0 and less than 1.5, is more preferably greater than 0 and less than or equal to 1.0, and is even more preferably 0.6.

[141] O dispositivo fotovoltaico multijunção pode ter uma estrutura monoliticamente integrada. O dispositivo fotovoltaico multijunção pode então compreender ainda uma região intermediária que conecta a primeira subcélula à segunda subcélula, em que a região intermediária compreende uma ou mais camadas de interconexão.[141] The multijunction photovoltaic device may have a monolithically integrated structure. The multijunction photovoltaic device may then further comprise an intermediate region that connects the first subcell to the second subcell, wherein the intermediate region comprises one or more interconnection layers.

MATERIAL DE PEROVSKITAPEROVSKITE MATERIAL

[142] Como observado acima, nos dispositivos fotovoltaicos da presente invenção, a região fotoativa compreende um material de perovskita de fórmula geral (I): [142] As noted above, in the photovoltaic devices of the present invention, the photoactive region comprises a perovskite material of general formula (I):

[143] em que A é um cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+), A’ é um cátion de césio (Cs+), B é pelo menos um cátion inorgânico divalente, X é iodeto e X’ é brometo, com o valor de x sendo maior que 0 e menor ou igual a 0,4 e o valor de y sendo maior que 0 e menor ou igual a 3.[143] where A is a formamidinium cation (HC(NH)2)2+), A' is a cesium cation (Cs+), B is at least one divalent inorganic cation, X is iodide, and X' is bromide , with the value of x being greater than 0 and less than or equal to 0.4 and the value of y being greater than 0 and less than or equal to 3.

[144] A banda proibida do material de perovskita de fórmula (I) é, portanto, sintonizável entre 1,60 eV a 2,30 eV, que torna particularmente adequada para uso na parte superior da subcélula de um dispositivo fotovoltaico multijunção quando combinado com uma ou mais subcélulas adicionais. A uma ou mais subcélulas adicionais podem compreender qualquer um dentre um segundo material fotoativo de perovskita, silício cristalino, CdTe, CuZnSnSSe, CuZnSnS ou CuInGaSe (CIGS). Preferencialmente, a banda proibida do material de perovskita é de 1,65 eV a 1,75 eV, uma vez que o material de perovskita é então ideal para uso em uma subcélula superior de um dispositivo fotovoltaico paralelo, em que a subcélula inferior preferencialmente possui banda proibida de aproximadamente 1,1 eV. Em particular, quando a banda proibida do material de perovskita está entre 1,65 eV e 1,75 eV, o material de perovskita é então ideal para o uso em uma subcélula superior de um dispositivo fotovoltaico paralelo, em que a subcélula inferior compreende silício cristalino.[144] The bandgap of the perovskite material of formula (I) is therefore tunable to between 1.60 eV to 2.30 eV, which makes it particularly suitable for use in the upper part of the subcell of a multijunction photovoltaic device when combined with one or more additional subcells. The one or more additional subcells may comprise any one of a second photoactive material of perovskite, crystalline silicon, CdTe, CuZnSnSSe, CuZnSnS or CuInGaSe (CIGS). Preferably, the bandgap of the perovskite material is 1.65 eV to 1.75 eV, since the perovskite material is then ideal for use in an upper subcell of a parallel photovoltaic device, wherein the lower subcell preferably has band gap of approximately 1.1 eV. In particular, when the bandgap of the perovskite material is between 1.65 eV and 1.75 eV, the perovskite material is then ideal for use in an upper subcell of a parallel photovoltaic device, wherein the lower subcell comprises silicon. crystalline.

[145] O pelo menos um cátion inorgânico divalente (B) é então preferencialmente qualquer cátion de metal divalente. Por exemplo, o pelo menos um cátion inorgânico divalente (B) pode ser selecionado dentre Pb2+ e Sn2+, e é preferencialmente um cátion de chumbo (II) (Pb2+).[145] The at least one divalent inorganic cation (B) is then preferably any divalent metal cation. For example, the at least one divalent inorganic cation (B) can be selected from Pb2+ and Sn2+, and is preferably a lead (II) cation (Pb2+).

[146] Conforme detalhado acima, no material de perovskita de fórmula (I), o valor de x é maior que 0 e menor que 1. O valor de x é normalmente maior que 0 e menor ou igual a 0,80, é preferencialmente maior que 0 e menor ou igual a 0,55, e é mais preferencialmente maior que 0 e menor ou igual a 0,40. Por exemplo, o valor x pode ser aproximadamente 0,25, 0,5 ou 0,75, e é preferencialmente igual a qualquer um dentre 0,05, 0,10, 0,15, 0,20 e 0,25.[146] As detailed above, in the perovskite material of formula (I), the value of x is greater than 0 and less than 1. The value of x is normally greater than 0 and less than or equal to 0.80, it is preferably greater than 0 and less than or equal to 0.55, and is more preferably greater than 0 and less than or equal to 0.40. For example, the value x may be approximately 0.25, 0.5, or 0.75, and is preferably equal to any one of 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, and 0.25.

[147] Conforme detalhado acima, no material de perovskita de fórmula (I), o valor de y é maior que 0 e menor ou igual a 3. O valor de y normalmente é maior que 0 e menor que 1,5, é preferencialmente maior que 0 e menor ou igual a 1,0, e é preferencialmente maior ou igual a 0,25 e menor ou igual a 1,0. Por exemplo, o valor x pode ser aproximadamente 0,3, 0,6, 1 ou 1,5, e é preferencialmente 0,6.[147] As detailed above, in perovskite material of formula (I), the value of y is greater than 0 and less than or equal to 3. The value of y is normally greater than 0 and less than 1.5, it is preferably greater than 0 and less than or equal to 1.0, and is preferably greater than or equal to 0.25 and less than or equal to 1.0. For example, the value x may be approximately 0.3, 0.6, 1 or 1.5, and is preferably 0.6.

[148] Em uma realização preferida, o material de perovskita possui a fórmula: [148] In a preferred embodiment, the perovskite material has the formula:

[149] em que FA é um cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)), Cs é um cátion de césio (Cs+), Pb é um cátion de chumbo (Pb2+), I é iodeto (I-) e Br é brometo (Br-). O valor de x é maior que 0 e menor ou igual a 0,40 e o valor de y pode ser maior que 0 e menor ou igual a 3. Preferencialmente, y é maior que 0 e é menor que 1,5, mais preferencialmente y é maior que 0 e é menor ou igual a 1,0, e ainda mais preferencialmente é maior que 0 e menor ou igual a 0,6.[149] where FA is a formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)), Cs is a cesium cation (Cs+), Pb is a lead cation (Pb2+), I is iodide (I- ) and Br is bromide (Br-). The value of x is greater than 0 and less than or equal to 0.40 and the value of y can be greater than 0 and less than or equal to 3. Preferably, y is greater than 0 and is less than 1.5, more preferably y is greater than 0 and is less than or equal to 1.0, and even more preferably is greater than 0 and less than or equal to 0.6.

MÉTODO DE PRODUÇÃO DE UM DISPOSITIVO FOTOVOLTAICOMETHOD OF PRODUCING A PHOTOVOLTAIC DEVICE

[150] Também é provido um método de produção de um dispositivo fotovoltaico que compreende um material fotoativo, cujo material fotoativo compreende uma perovskita de fórmula geral (I). O método compreende uma etapa (a) de disposição de uma segunda região sobre uma primeira região, cuja segunda região compreende uma camada do material fotoativo. Por exemplo, a primeira região pode então ser uma região do tipo n que compreende pelo menos uma camada do tipo n.[150] Also provided is a method of producing a photovoltaic device comprising a photoactive material, which photoactive material comprises a perovskite of general formula (I). The method comprises a step (a) of arranging a second region over a first region, the second region of which comprises a layer of photoactive material. For example, the first region may then be an n-type region comprising at least one n-type layer.

[151] O método pode compreender ainda uma etapa (b) de disposição de uma terceira região sobre a segunda região. A primeira região pode ser uma região do tipo n que compreende pelo menos uma camada do tipo n e a terceira região pode então ser uma região do tipo p que compreende pelo menos uma camada do tipo p. Alternativamente, a primeira região pode ser uma região do tipo p que compreende pelo menos uma camada do tipo p e a terceira região pode então ser uma região do tipo n que compreende pelo menos uma camada do tipo n.[151] The method may further comprise a step (b) of arranging a third region on the second region. The first region may be an n-type region comprising at least one n-type layer and the third region may then be a p-type region comprising at least one p-type layer. Alternatively, the first region may be a p-type region comprising at least one p-type layer and the third region may then be an n-type region comprising at least one n-type layer.

[152] A etapa (a) de disposição de uma segunda região sobre a primeira região compreende normalmente a produção de uma camada sólida do material de perovskita por depósito de solução química. Normalmente, a etapa de produção de uma camada sólida do material de perovskita por depósito de solução química compreende tanto um processo de depósito de uma etapa quanto de duas etapas.[152] Step (a) of arranging a second region over the first region normally comprises producing a solid layer of perovskite material by depositing a chemical solution. Typically, the step of producing a solid layer of perovskite material by chemical solution deposition comprises both a one-step and a two-step deposition process.

[153] No processo de uma etapa, a etapa de produção de uma camada sólida do material de perovskita compreende: (i) formação de uma solução precursora que compreende precursores do material de perovskita dissolvidos em um sistema solvente; (ii) disposição/depósito de uma camada da solução precursora; e (iii) remoção do sistema solvente para produzir uma camada sólida do material de perovskita.[153] In the one-step process, the step of producing a solid layer of the perovskite material comprises: (i) forming a precursor solution comprising precursors of the perovskite material dissolved in a solvent system; (ii) arranging/depositing a layer of the precursor solution; and (iii) removing the solvent system to produce a solid layer of perovskite material.

[154] Opcionalmente, a etapa (a) de disposição de uma segunda região sobre a primeira região compreende ainda, subsequente à etapa na qual uma camada sólida do material de perovskita é produzida, uma etapa de cura da camada sólida do material de perovskita. A etapa de cura da camada sólida do material de perovskita envolveria normalmente o aquecimento da camada sólida do material de perovskita a uma temperatura elevada por um período estabelecido, em que a temperatura e o período de tempo usados para a etapa de cura dependem da composição específica do material de perovskita. Quanto a isto, o perito facilmente será capaz de determinar uma temperatura e período adequados para a cura de uma camada sólida de um material de perovskita ao usar procedimentos bem conhecidos que não exigem experimentação excessiva. Em particular, observou-se que o perito estará ciente de que a temperatura e o período exatos usados para a etapa de cura dependerão das variações no equipamento e aparelho usados para realizar a etapa de cura, de modo que a seleção dos valores para estes parâmetros é assunto de rotina para o perito.[154] Optionally, step (a) of arranging a second region on the first region further comprises, subsequent to the step in which a solid layer of the perovskite material is produced, a step of curing the solid layer of the perovskite material. The step of curing the solid layer of the perovskite material would typically involve heating the solid layer of the perovskite material to an elevated temperature for a set period, where the temperature and period of time used for the curing step depend on the specific composition. of perovskite material. In this regard, the skilled artisan will easily be able to determine a suitable temperature and period for curing a solid layer of a perovskite material when using well-known procedures that do not require excessive experimentation. In particular, it is noted that the expert will be aware that the exact temperature and period used for the curing step will depend on variations in the equipment and apparatus used to carry out the curing step, so that the selection of values for these parameters It is a routine matter for the expert.

[155] No processo da etapa um, os precursores do material de perovskita compreendem normalmente:[155] In the step one process, the perovskite material precursors typically comprise:

[156] - um primeiro composto precursor que compreende o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+))(A) e um primeiro ânion de haleto;[156] - a first precursor compound comprising the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+))(A) and a first halide anion;

[157] - um segundo composto precursor que compreende o cátion de césio (Cs+)(A’) e tanto o primeiro ânion de haleto quanto um segundo ânion de haleto; e um terceiro composto precursor que compreende o cátion inorgânico divalente (B) e o segundo ânion de haleto;[157] - a second precursor compound comprising the cesium cation (Cs+)(A') and both the first halide anion and a second halide anion; and a third precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and the second halide anion;

[158] em que o primeiro ânion de haleto é um de iodeto (X) e brometo (X’) e o segundo haleto é o outro de iodeto (X) e iodeto (X).[158] wherein the first halide anion is one of iodide (X) and bromide (X') and the second halide is the other of iodide (X) and iodide (X).

[159] Preferencialmente, os precursores do material de perovskita compreendem ainda um quarto composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e o primeiro ânion de haleto. Mais preferencialmente, o primeiro composto precursor compreende o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e um primeiro ânion de haleto, o segundo composto precursor compreende o cátion de césio (Cs+) (A’) e o primeiro ânion de haleto, o terceiro composto precursor compreende o cátion inorgânico de metal divalente (B) e o segundo ânion de haleto, e o quarto composto precursor compreende o cátion inorgânico de metal divalente (B) e o primeiro ânion de haleto.[159] Preferably, the precursors of the perovskite material further comprise a fourth precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and the first halide anion. More preferably, the first precursor compound comprises the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and a first halide anion, the second precursor compound comprises the cesium cation (Cs+) (A') and the first halide anion, the third precursor compound comprises the inorganic divalent metal cation (B) and the second halide anion, and the fourth precursor compound comprises the inorganic divalent metal cation (B) and the first halide anion.

[160] Por meio de exemplo, os precursores do material de perovskita podem compreender um primeiro composto precursor que compreende o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e iodeto (X), um segundo composto precursor compreendendo o cátion de césio (Cs+) (A’) e o iodeto (X), um terceiro composto precursor compreendendo o cátion de metal divalente (B) e iodeto (X), e um quarto composto precursor compreendendo o cátion de metal divalente (B) e brometo (X’). Expandindo neste exemplo, o primeiro composto precursor pode ter a fórmula AX, o segundo composto precursor pode ter a fórmula A’X, o terceiro composto precursor pode ter a fórmula BX2 e o quarto composto precursor pode ter a fórmula BX’2.[160] By way of example, precursors of perovskite material may comprise a first precursor compound comprising the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and iodide (X), a second compound precursor comprising the cesium (Cs+) cation (A') and iodide (X), a third precursor compound comprising the divalent metal cation (B) and iodide (X), and a fourth precursor compound comprising the divalent metal cation (B) and bromide (X'). Expanding on this example, the first precursor compound may have the formula AX, the second precursor compound may have the formula A'X, the third precursor compound may have the formula BX2, and the fourth precursor compound may have the formula BX'2.

[161] Por meio de exemplo adicional, os precursores do material de perovskita pode compreender um primeiro composto precursor que compreende o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e brometo (X’), um segundo composto precursor compreendendo o cátion de césio (Cs+) (A’) e o brometo (X’), um terceiro composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e brometo (X’), e um quarto composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e iodeto (X). Expandindo neste exemplo, o primeiro composto precursor pode ter a fórmula AX’, o segundo composto precursor pode ter a fórmula A’X’, o terceiro composto precursor pode ter a fórmula BX’2 e o quarto composto precursor pode ter a fórmula BX2.[161] By way of further example, the precursors of the perovskite material may comprise a first precursor compound comprising the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and bromide (X'), a second precursor compound comprising the cesium (Cs+) cation (A') and bromide (X'), a third precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and bromide (X'), and a fourth precursor compound comprising the cation divalent inorganic (B) and iodide (X). Expanding on this example, the first precursor compound may have the formula AX', the second precursor compound may have the formula A'X', the third precursor compound may have the formula BX'2, and the fourth precursor compound may have the formula BX2.

[162] Neste processo de uma etapa, o sistema solvente em cujos precursores do material de perovskita são dissolvidos normalmente compreende um ou mais solventes selecionados dentre dimetilsulfóxido (DMSO), N,N- dimetilformamida (DMF), N-ciclohexil-2-pirrolidona (CHP) e dimetilacetamida (DMAc). Preferencialmente, o sistema solvente compreende qualquer um dentre DMF, DMSO, DMF, uma mistura de DMF e CHP, e DMAc. Preferencialmente, o sistema solvente consiste de DMAc.[162] In this one-step process, the solvent system in which perovskite material precursors are dissolved typically comprises one or more solvents selected from dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-cyclohexyl-2-pyrrolidone (CHP) and dimethylacetamide (DMAc). Preferably, the solvent system comprises any one of DMF, DMSO, DMF, a mixture of DMF and CHP, and DMAc. Preferably, the solvent system consists of DMAc.

[163] Neste processo de uma etapa, a proporção pela quantidade de cada um dos compostos precursores usados na solução precursora depende da fração/proporção de cada um dos íons (determinada pelos valores de x e y) presentes na composição específica do material de perovskita. Portanto, o perito seria facilmente capaz de determinar as quantidades adequadas de cada um dos compostos precursores para um material de perovskita de uma composição específica.[163] In this one-step process, the proportion of the amount of each of the precursor compounds used in the precursor solution depends on the fraction/proportion of each of the ions (determined by the values of x and y) present in the specific composition of the perovskite material. Therefore, the skilled artisan would easily be able to determine the appropriate amounts of each of the precursor compounds for a perovskite material of a specific composition.

[164] No processo de uma etapa, os precursores do material de perovskita podem compreender alternativamente:[164] In the one-step process, the perovskite material precursors may alternatively comprise:

[165] - um primeiro composto precursor compreendendo o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e um primeiro ânion de haleto;[165] - a first precursor compound comprising the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and a first halide anion;

[166] - um Segundo composto precursor compreendendo o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e um ânion orgânico de sacrifício (Y);[166] - a second precursor compound comprising the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and a sacrificial organic anion (Y);

[167] - um terceiro composto precursor compreendendo o cátion de césio (Cs+) (A’) e tanto o primeiro ânion de haleto ou um segundo ânion de haleto; e[167] - a third precursor compound comprising the cesium (Cs+) cation (A') and either the first halide anion or a second halide anion; It is

[168] - um quarto composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e um segundo ânion de haleto;[168] - a fourth precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and a second halide anion;

[169] em que o primeiro ânion de haleto é um de iodeto (X) e brometo (X’) e o segundo haleto é o outro de iodeto (X) e iodeto (X).[169] wherein the first halide anion is one of iodide (X) and bromide (X') and the second halide is the other of iodide (X) and iodide (X).

[170] Preferencialmente, os precursores do material de perovskita compreendem ainda um quinto composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e o primeiro ânion de haleto. Mais preferencialmente, o primeiro composto precursor compreende o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e um primeiro ânion de haleto, o segundo composto precursor compreende o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e um ânion orgânico de sacrifício (Y), o terceiro composto precursor compreende o cátion de césio (Cs+) (A’) e o primeiro ânion de haleto, o quarto composto precursor compreende o cátion inorgânico divalente (B) e o segundo ânion de haleto, e o quinto composto precursor compreende o cátion inorgânico divalente (B) e o primeiro ânion de haleto.[170] Preferably, the precursors of the perovskite material further comprise a fifth precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and the first halide anion. More preferably, the first precursor compound comprises the Formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and a first halide anion, the second precursor compound comprises the Formamidinium cation ((HC(NH)2 )2+)) (A) and a sacrificial organic anion (Y), the third precursor compound comprises the cesium cation (Cs+) (A') and the first halide anion, the fourth precursor compound comprises the divalent inorganic cation (B) and the second halide anion, and the fifth precursor compound comprises the divalent inorganic cation (B) and the first halide anion.

[171] Neste processo, o ânion orgânico de sacrifício (Y) forma um composto volátil (AY) com o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A). Como aqui discutido, os compostos voláteis são aqueles compostos que são removidos facilmente por evaporação, quer por evaporação do próprio composto ou por evaporação de produtos de decomposição do composto. Sem querer estar ligado pela teoria, acredita-se que a presença deste composto volátil (AY) durante a reação diminua a cristalização do material de perovskita e, assim, melhora a estrutura de cristal do material de perovskita resultante.[171] In this process, the sacrificial organic anion (Y) forms a volatile compound (AY) with the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A). As discussed herein, volatile compounds are those compounds that are easily removed by evaporation, either by evaporation of the compound itself or by evaporation of decomposition products of the compound. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the presence of this volatile compound (AY) during the reaction decreases the crystallization of the perovskite material and thus improves the crystal structure of the resulting perovskite material.

[172] O processo pode compreender ainda a possibilitação de remover um composto volátil que compreende o ânion orgânico de sacrifício (Y) e o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) da camada depositada da solução precursora.A etapa de possibilitação da remoção do composto volátil (AY) pode compreender permitir que o composto volátil evapore, decomponha-se ou evapore e decomponha-se. Assim, a etapa de possibilitação que o composto volátil seja removido pode compreender o aquecimento da camada depositada da solução precursora ou exposição da camada depositada da solução precursora. Geralmente o substrato e/ou solução é aquecido para remover o composto volátil.[172] The process may further comprise making it possible to remove a volatile compound comprising the sacrificial organic anion (Y) and the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) from the deposited layer of the solution precursor. The step of enabling removal of the volatile compound (AY) may comprise allowing the volatile compound to evaporate, decompose, or evaporate and decompose. Thus, the step of enabling the volatile compound to be removed may comprise heating the deposited layer of the precursor solution or exposing the deposited layer of the precursor solution. Generally the substrate and/or solution is heated to remove the volatile compound.

[173] Normalmente, o composto volátil (AY) é mais volátil que um composto que consiste do cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e o primeiro ânion de haleto e/ou um composto que consiste do cátion de césio (Cs+) (A’) com o primeiro ânion de haleto e/ou o segundo ânion de haleto (ou seja, o primeiro composto precursor e o terceiro composto precursor). Quer um composto seja mais volátil que outro é facilmente medido. Por exemplo, a análise termogravimétrica pode ser realizada e o composto que perde determinada massa (por exemplo, 5% de massa) na temperatura mais baixa é o mais volátil. Geralmente a temperatura na qual o composto volátil (compreendendo o ânion orgânico de sacrifício (Y) e o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A)) possui perda de 5% de massa (após aquecimento a partir de temperatura ambiente, por exemplo, 20 °C) é mais de 25 °C inferior à temperatura na qual um composto que consiste do cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e o primeiro ânion de haleto e/ou composto que consiste do cátion de césio (Cs+) (A’) com o primeiro ânion de haleto e/ou o segundo ânion de haleto possui perda de 5% de massa (após aquecimento a partir da temperatura ambiente, por exemplo, 20 °C). Por exemplo, se um composto que consiste do cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e o primeiro ânion de haleto possui perda de 5% de massa em uma temperatura de 200 °C, o composto volátil possui normalmente perda de 5% de massa em uma temperatura de 175 °C ou menor.[173] Typically, the volatile compound (AY) is more volatile than a compound consisting of the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and the first halide anion and/or a compound that consists of the cesium (Cs+) cation (A') with the first halide anion and/or the second halide anion (i.e., the first precursor compound and the third precursor compound). Whether one compound is more volatile than another is easily measured. For example, thermogravimetric analysis can be performed and the compound that loses a certain mass (e.g., 5% mass) at the lowest temperature is the most volatile. Generally the temperature at which the volatile compound (comprising the sacrificial organic anion (Y) and the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A)) loses 5% of mass (after heating to from room temperature, e.g., 20°C) is more than 25°C lower than the temperature at which a compound consisting of the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and the first anion halide and/or compound consisting of the cesium cation (Cs+) (A') with the first halide anion and/or the second halide anion has a loss of 5% in mass (after heating from room temperature, e.g. example, 20°C). For example, if a compound consisting of the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and the first halide anion has a 5% mass loss at a temperature of 200 °C, the compound Volatile normally has a loss of 5% mass at a temperature of 175 °C or lower.

[174] O ânion orgânico de sacrifício (Y) pode ser um ânion orgânico de fórmula RCOO-, ROCOO-, RSO3-,ROP(O)(OH)O- ou RO-, em que R é H, alquila substituída ou não substituída C1-10, alcenila substituída ou não substituída C2-10, alquinila substituída ou não substituída C2-10, c icloalquila substituída ou não substituída C3-10, heterociclil substituída ou não substituída C3-10 ou arila substituída ou não substituída. Em particular, o ânion de sacrifício pode ser formato (HCOO-) , acetato (CH3COO-), propanoato (C2H5COO-) , butanoato (C3H7COO-) , pentanoato (C4H10COO-) ou benzoato (C6H5COO-).[174] The sacrificial organic anion (Y) can be an organic anion of formula RCOO-, ROCOO-, RSO3-,ROP(O)(OH)O- or RO-, where R is H, substituted alkyl or not C1-10 substituted, C2-10 substituted or unsubstituted alkenyl, C2-10 substituted or unsubstituted alkynyl, C3-10 substituted or unsubstituted cycloalkyl, C3-10 substituted or unsubstituted heterocyclyl or substituted or unsubstituted aryl. In particular, the sacrificial anion can be formate (HCOO-), acetate (CH3COO-), propanoate (C2H5COO-), butanoate (C3H7COO-), pentanoate (C4H10COO-) or benzoate (C6H5COO-).

[175] O Segundo composto precursor pode, portanto, compreender um composto de fórmula AY, em que A é o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) e Y é o ânion orgânico de sacrifício. Preferencialmente, o segundo composto precursor é acetato de formamidínio (HC(NH)2)2+), formato de formamidínio (HC(NH)2)2+) ou propanoato de formamidínio (HC(NH)2)2+).[175] The Second precursor compound may therefore comprise a compound of formula AY, where A is the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) and Y is the sacrificial organic anion. Preferably, the second precursor compound is Formamidinium acetate (HC(NH)2)2+), Formamidinium formate (HC(NH)2)2+) or Formamidinium propanoate (HC(NH)2)2+).

[176] Neste processo de uma etapa, o sistema solvente no qual os precursores do material de perovskita são dissolvidos normalmente compreende um ou mais solventes selecionados dentre dimetilsulfóxido (DMSO), N,N-dimetilformamida (DMF), N-ciclohexil-2-pirrolidona (CHP) e dimetilacetamida (DMAc). Preferencialmente, o sistema solvente compreende qualquer dentre DMF, DMSO, DMF, uma mistura de DMF e CHP, e DMAc. Preferencialmente, o sistema solvente consiste de DMF.[176] In this one-step process, the solvent system in which the perovskite material precursors are dissolved typically comprises one or more solvents selected from dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-cyclohexyl-2- pyrrolidone (CHP) and dimethylacetamide (DMAc). Preferably, the solvent system comprises any of DMF, DMSO, DMF, a mixture of DMF and CHP, and DMAc. Preferably, the solvent system consists of DMF.

[177] A solução precursora normalmente é eliminada por processamento da solução. Por exemplo, uma composição que compreende os compostos precursores e um sistema solvente pode ser eliminada no substrato, por exemplo, por um revestimento de giro ou, por exemplo, por revestimento de graveur, revestimento de corante em fenda, impressão em tela, impressão por jato de tinta, revestimento de bisturi ou revestimento de spray.[177] The precursor solution is normally eliminated by processing the solution. For example, a composition comprising the precursor compounds and a solvent system may be eliminated on the substrate, for example, by spin coating or, for example, by graveur coating, slot dye coating, screen printing, inkjet, scalpel coating or spray coating.

[178] No processo de duas etapas, a etapa de produção de uma camada sólida do material de perovskita compreende: (i) formação de uma primeira solução precursora que compreende precursores do material de perovskita dissolvidos em um primeiro sistema solvente; (ii) disposição/depósito de uma camada da primeira solução precursora; (iii) remoção do primeiro sistema solvente para formar uma camada sólida do um ou mais precursores; (iv) ) formação de uma segunda solução precursora que compreende precursores adicionais do material de perovskita dissolvidos em um segundo sistema solvente; e (v) ) tratamento da camada sólida do um ou mais precursores com a segunda solução precursora e, assim, que reage com o um ou mais precursores e o um ou mais precursores adicionais para produzir uma camada sólida do material de perovskita.[178] In the two-step process, the step of producing a solid layer of perovskite material comprises: (i) forming a first precursor solution comprising precursors of the perovskite material dissolved in a first solvent system; (ii) arranging/depositing a layer of the first precursor solution; (iii) removing the first solvent system to form a solid layer of the one or more precursors; (iv)) formation of a second precursor solution comprising additional precursors of the perovskite material dissolved in a second solvent system; and (v)) treating the solid layer of the one or more precursors with the second precursor solution and thereby reacting with the one or more precursors and the one or more additional precursors to produce a solid layer of the perovskite material.

[179] Opcionalmente, a etapa (iv) de tratamento da camada sólida do um ou mais precursores com a segunda solução precursora compreende o depósito da segunda solução precursora sobre a camada sólida do um ou mais precursores, e aquecimento da segunda solução precursora sobre a camada sólida do um ou mais precursores para produzir uma camada sólida do material de perovskita. A etapa de aquecimento da segunda solução precursora sobre a camada sólida do um ou mais precursores normalmente envolveria o aquecimento a uma temperatura elevada por um período estabelecido, em que a temperatura e o período usados para a etapa de aquecimento dependem da composição específica do material de perovskita. Quanto a isto, o perito seria facilmente capaz de determinar uma temperatura e período adequados para a etapa de aquecimento ao usar procedimentos bem conhecidos que não exigem de experimentação excessiva. Em particular, observou-se que o perito estará ciente que a temperatura e período exatos usados para a etapa de aquecimento dependerão de variações no equipamento e aparelho usados para realizar a etapa de aquecimento, de modo que a seleção dos valores para estes parâmetros é um assunto de rotina para o perito.[179] Optionally, step (iv) of treating the solid layer of the one or more precursors with the second precursor solution comprises depositing the second precursor solution on the solid layer of the one or more precursors, and heating the second precursor solution over the solid layer of the one or more precursors to produce a solid layer of the perovskite material. The step of heating the second precursor solution onto the solid layer of the one or more precursors would normally involve heating to an elevated temperature for a set period, wherein the temperature and period used for the heating step depend on the specific composition of the starting material. perovskite. In this regard, the skilled artisan would easily be able to determine a suitable temperature and period for the heating step when using well-known procedures that do not require excessive experimentation. In particular, it is noted that the expert will be aware that the exact temperature and period used for the heating step will depend on variations in the equipment and apparatus used to carry out the heating step, so that the selection of values for these parameters is a routine matter for the expert.

[180] No processo de duas etapas, os precursores do material de perovskita na primeira solução precursora normalmente compreendem:[180] In the two-step process, the precursors of the perovskite material in the first precursor solution typically comprise:

[181] - um primeiro composto precursor que compreende o cátion inorgânico divalente (B) e um primeiro ânion de haleto.[181] - a first precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and a first halide anion.

[182] Os precursores adicionais do material de perovskita na segunda solução precursora então compreendem:[182] Additional precursors of the perovskite material in the second precursor solution then comprise:

[183] - um segundo composto precursor que compreende o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e tanto o primeiro ânion de haleto quanto um segundo ânion de haleto, e[183] - a second precursor compound comprising the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and both the first halide anion and a second halide anion, and

[184] - um primeiro composto precursor que compreende o cátion de césio (Cs+) (A’) e tanto o primeiro ânion de haleto quanto o segundo ânion de haleto;[184] - a first precursor compound comprising the cesium (Cs+) cation (A') and both the first halide anion and the second halide anion;

[185] em que o primeiro ânion de haleto é um de iodeto (X) e brometo (X’) e o segundo haleto é o outro de iodeto (X) e brometo (X’).[185] wherein the first halide anion is one of iodide (X) and bromide (X') and the second halide is the other of iodide (X) and bromide (X').

[186] Por meio de exemplo, os precursores do material de perovskita na primeira solução precursora podem compreender um primeiro composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e iodeto (X). Os precursores adicionais do material de perovskita na segunda solução precursora podem então compreender um segundo composto precursor compreendendo o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e iodeto (X) ou brometo (X’), e um terceiro composto precursor compreendendo o cátion de césio (Cs+) (A’) iodeto (X) ou brometo (X’). Expandindo neste exemplo, o primeiro composto precursor pode ter a fórmula BX2, o segundo composto precursor pode ter a fórmula AX ou AX’ e o terceiro composto precursor pode ter a fórmula A’X’ ou A’X’. Preferencialmente,se o segundo composto precursor é da fórmula AX, então o terceiro composto precursor e da fórmula A’X’, e se o segundo composto precursor e da fórmula AX’, então o terceiro composto precursor é da fórmula A’X.[186] By way of example, the precursors of the perovskite material in the first precursor solution may comprise a first precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and iodide (X). Additional precursors of the perovskite material in the second precursor solution may then comprise a second precursor compound comprising the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and iodide (X) or bromide (X'), and a third precursor compound comprising the cesium cation (Cs+) (A') iodide (X) or bromide (X'). Expanding on this example, the first precursor compound may have the formula BX2, the second precursor compound may have the formula AX or AX', and the third precursor compound may have the formula A'X' or A'X'. Preferably, if the second precursor compound is of formula AX, then the third precursor compound is of formula A'X', and if the second precursor compound is of formula AX', then the third precursor compound is of formula A'X.

[187] Por meio de exemplo adicional, os precursores do material de perovskita na primeira solução precursora podem compreender um primeiro composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e brometo (X’). Os precursores adicionais do material de perovskita na segunda solução precursora podem então compreender um segundo composto precursor compreendendo o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e iodeto (X) ou brometo (X’), e um terceiro composto precursor compreendendo o cátion de césio (Cs+) (A’) e iodeto (X) ou brometo (X’). Expandindo neste exemplo, o primeiro composto precursor pode ter a fórmula BX’2, o segundo composto precursor pode ter a fórmula AX ou AX’, e o terceiro composto precursor pode ter a fórmula A’X ou A’X’. Preferencialmente, se o segundo composto precursor é da fórmula AX, então o terceiro composto precursor é da fórmula A’X’, e se o segundo composto precursor e da fórmula AX’, então o terceiro composto precursor é da fórmula A’X.[187] By way of further example, the precursors of the perovskite material in the first precursor solution may comprise a first precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and bromide (X'). Additional precursors of the perovskite material in the second precursor solution may then comprise a second precursor compound comprising the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and iodide (X) or bromide (X'), and a third precursor compound comprising cesium (Cs+) cation (A') and iodide (X) or bromide (X'). Expanding on this example, the first precursor compound may have the formula BX'2, the second precursor compound may have the formula AX or AX', and the third precursor compound may have the formula A'X or A'X'. Preferably, if the second precursor compound is of formula AX, then the third precursor compound is of formula A'X', and if the second precursor compound is of formula AX', then the third precursor compound is of formula A'X.

[188] No processo de duas etapas, o primeiro sistema solvente pode compreender um ou mais solventes selecionados dentre dimetilsulfóxido (DMSO), N,N- dimetilformamida (DMF), N-ciclohexil-2-pirrolidona (CHP), e dimetilacetamida (DMAc). Preferencialmente, o primeiro sistema solvente compreende qualquer um dentre DMF, DMSO, DMF, uma mistura de DMF e CHP, e DMAc. O segundo sistema solvente então compreende um ou mais solventes que são capazes de dissolver o um ou mais precursores adicionais e que são ortogonais ao um ou mais solventes do primeiro sistema solvente.[188] In the two-step process, the first solvent system may comprise one or more solvents selected from dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-cyclohexyl-2-pyrrolidone (CHP), and dimethylacetamide (DMAc ). Preferably, the first solvent system comprises any one of DMF, DMSO, DMF, a mixture of DMF and CHP, and DMAc. The second solvent system then comprises one or more solvents that are capable of dissolving the one or more additional precursors and that are orthogonal to the one or more solvents of the first solvent system.

[189] Além disso, quando o dispositivo fotovoltaico possui uma estrutura multijunção, de modo que o dispositivo fotovoltaico compreende uma primeira subcélula e uma ou mais subcélulas adicionais, o método então compreende ainda a provisão de uma subcélula adicional, disposição de uma região intermediária sobre a subcélula adicional e formação da primeira subcélula sobre a região intermediária. A etapa de formação da primeira subcélula na região intermediária então compreende a etapa (a) ou etapas (a) e (b) destacadas acima.[189] Furthermore, when the photovoltaic device has a multijunction structure, such that the photovoltaic device comprises a first subcell and one or more additional subcells, the method then further comprises providing an additional subcell, arranging an intermediate region over the additional subcell and formation of the first subcell over the intermediate region. The step of forming the first subcell in the intermediate region then comprises step (a) or steps (a) and (b) highlighted above.

FORMULAÇÃO PARA USO NA FORMAÇÃO DO MATERIAL DE PEROVSKITAFORMULATION FOR USE IN THE FORMATION OF PEROVSKITE MATERIAL

[190] Além disso, é provida uma formulação para uso na formação de um material de perovskita fotossensível/que absorve luz de fórmula geral (I). A formulação compreende compostos precursores do material de perovskita.[190] Furthermore, a formulation is provided for use in forming a photosensitive/light-absorbing perovskite material of general formula (I). The formulation comprises precursor compounds of the perovskite material.

[191] Em uma realização, os precursores do material de perovskita na formulação compreende um primeiro composto precursor compreendendo o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e um primeiro ânion de haleto, um Segundo composto precursor compreendendo o cátion de césio (Cs+) (A’) e tanto o primeiro ânion de haleto quanto um segundo ânion de haleto, e um terceiro composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e o segundo ânion de haleto, em que o primeiro ânion de haleto é um de iodeto (X) e brometo (X’) e o segundo haleto é o outro de iodeto (X) e iodeto (X)).[191] In one embodiment, the precursors of the perovskite material in the formulation comprise a first precursor compound comprising the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and a first halide anion, a second compound precursor comprising the cesium (Cs+) cation (A') and both the first halide anion and a second halide anion, and a third precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and the second halide anion, wherein the first halide anion is one of iodide (X) and bromide (X') and the second halide is the other of iodide (X) and iodide (X)).

[192] Preferencialmente, os precursores do material de perovskita na formulação compreendem ainda um quarto composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e o primeiro ânion de haleto. Mais preferencialmente, o primeiro composto precursor compreende o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e um primeiro anion de haleto, o segundo composto precursor compreende o cátion de césio (Cs+) (A’) e o primeiro ânion de haleto, o terceiro composto precursor compreende o cátion inorgânico de metal divalente (B) e o segundo ânion de haleto, e o quarto composto precursor compreende o cátion inorgânico de metal divalente (B) e o primeiro ânion de haleto.[192] Preferably, the precursors of the perovskite material in the formulation further comprise a fourth precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and the first halide anion. More preferably, the first precursor compound comprises the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and a first halide anion, the second precursor compound comprises the cesium cation (Cs+) (A') and the first halide anion, the third precursor compound comprises the inorganic divalent metal cation (B) and the second halide anion, and the fourth precursor compound comprises the inorganic divalent metal cation (B) and the first halide anion.

[193] O pelo menos um cátion inorgânico divalente (B) pode ser qualquer cátion de metal divalente. Preferencialmente, o pelo menos um cátion inorgânico divalente (B) é selecionado dentre Pb2+ e Sn2+, e é mais preferencialmente um cátion de chumbo (II) (Pb2+).[193] The at least one divalent inorganic cation (B) can be any divalent metal cation. Preferably, the at least one divalent inorganic cation (B) is selected from Pb2+ and Sn2+, and is most preferably a lead (II) cation (Pb2+).

[194] Em uma realização preferida, a formulação compreende um primeiro composto precursor compreendendo um cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) e um primeiro ânion de haleto, um segundo composto precursor compreendendo um cátion de césio (Cs+) e o primeiro ânion de haleto, um terceiro composto precursor compreendendo um cátion de chumbo (II) (Pb2+) e o primeiro ânion de haleto, e um quarto composto precursor compreendendo um cátion de chumbo (II) (Pb2+) e um segundo ânion de haleto, em que o primeiro ânion de haleto é um de iodeto (X) e brometo (X’) e o segundo haleto é o outro de iodeto (X) e iodeto (X)).[194] In a preferred embodiment, the formulation comprises a first precursor compound comprising a formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) and a first halide anion, a second precursor compound comprising a cesium cation (Cs+ ) and the first halide anion, a third precursor compound comprising a lead(II) cation (Pb2+) and the first halide anion, and a fourth precursor compound comprising a lead(II) cation (Pb2+) and a second anion halide, wherein the first halide anion is one of iodide (X) and bromide (X') and the second halide is the other of iodide (X) and iodide (X)).

[195] Em uma realização alternativa, os precursores do material de perovskita na formulação compreendem um primeiro composto precursor compreendendo o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e um primeiro anion de haleto, um segundo composto precursor compreendendo o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e um ânion orgânico de sacrifício (Y), um terceiro composto precursor compreendendo o cátion de césio (Cs+) (A’) e tanto o primeiro ânion de haleto quanto um segundo ânion de haleto, e um quarto composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e um segundo ânion de haleto, em que o primeiro ânion de haleto é um de iodeto (X) e brometo (X’) e o segundo haleto é o outro de iodeto (X) e iodeto (X)).[195] In an alternative embodiment, the precursors of the perovskite material in the formulation comprise a first precursor compound comprising the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and a first halide anion, a second precursor compound comprising the formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and a sacrificial organic anion (Y), a third precursor compound comprising the cesium cation (Cs+) (A') and both the first halide anion and a second halide anion, and a fourth precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and a second halide anion, wherein the first halide anion is one of iodide (X) and bromide (X ') and the second halide is the other of iodide (X) and iodide (X)).

[196] Preferencialmente, os precursores do material de perovskita na formulação compreendem ainda um quinto composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e o primeiro ânion de haleto. Mais preferencialmente, o primeiro composto precursor compreende o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e um primeiro anion de haleto, o segundo composto precursor compreende o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A) e um ânion orgânico de sacrifício (Y), o terceiro composto precursor compreende o cátion de césio (Cs+) (A’) e o primeiro ânion de haleto, o quarto composto precursor compreende o cátion inorgânico divalente (B) e o segundo ânion de haleto, e o quinto composto precursor compreende o cátion inorgânico divalente (B) e o primeiro ânion de haleto.[196] Preferably, the precursors of the perovskite material in the formulation further comprise a fifth precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and the first halide anion. More preferably, the first precursor compound comprises the Formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) (A) and a first halide anion, the second precursor compound comprises the Formamidinium cation ((HC(NH)2 )2+)) (A) and a sacrificial organic anion (Y), the third precursor compound comprises the cesium cation (Cs+) (A') and the first halide anion, the fourth precursor compound comprises the divalent inorganic cation (B) and the second halide anion, and the fifth precursor compound comprises the divalent inorganic cation (B) and the first halide anion.

[197] O ânion orgânico de sacrifício (Y) pode ser um ânion orgânico de fórmula RCOO-, ROCOO-, RSO3-, ROP(O)(OH)O- ou RO-, em que R é H, alquila substituída ou não substituída C1-10, alquenila substituída ou não substituída C2-10, alquinila substituída ou não substituída C2-10, c icloalquila substituída ou não substituída C3-10, heterociclil substituída ou não substituída C3-10 ou arila substituída ou não substituída. Em particular, o ânion de sacrifício pode ser formato (HCOO-), acetato (CH3COO-), propanoato (C2H5COO-), butanoato (C3H7COO-), pentanoato (C4H10COO-) ou benzoato (C6H5COO-).[197] The sacrificial organic anion (Y) can be an organic anion of the formula RCOO-, ROCOO-, RSO3-, ROP(O)(OH)O- or RO-, where R is H, substituted alkyl or not C1-10 substituted, C2-10 substituted or unsubstituted alkenyl, C2-10 substituted or unsubstituted alkynyl, C3-10 substituted or unsubstituted cycloalkyl, C3-10 substituted or unsubstituted heterocyclyl or substituted or unsubstituted aryl. In particular, the sacrificial anion can be formate (HCOO-), acetate (CH3COO-), propanoate (C2H5COO-), butanoate (C3H7COO-), pentanoate (C4H10COO-) or benzoate (C6H5COO-).

[198] Preferencialmente, o segundo composto precursor é acetato de formamidínio (HC(NH)2)2+), formato de formamidínio (HC(NH)2)2+) ou propanoato de formamidínio (HC(NH)2)2+).[198] Preferably, the second precursor compound is Formamidinium acetate (HC(NH)2)2+), Formamidinium formate (HC(NH)2)2+) or Formamidinium propanoate (HC(NH)2)2+ ).

[199] Além disso, uma solução precursora para uso na formação de um material de perovskita fotossensível/que absorve luz de fórmula geral (I) pode ser provida ao dissolver os compostos precursores das formulações descritas acima em um sistema solvente adequado. A solução precursora compreende, portanto, uma solução dos cátions e ânions que compreendem cada um dos compostos precursores.[199] Furthermore, a precursor solution for use in forming a photosensitive/light-absorbing perovskite material of general formula (I) can be provided by dissolving the precursor compounds of the formulations described above in a suitable solvent system. The precursor solution therefore comprises a solution of the cations and anions that comprise each of the precursor compounds.

[200] Em uma realização, a solução precursora compreende, portanto, uma solução de um cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) A, um cátion de césio (Cs+)A’, pelo menos um cátion de metal divalente B, iodeto X e brometo X’. Preferencialmente, a proporção dos íons A : A’ : B : X : X’ na solução precursora são 1-x : x : 1 : 3-y : y, em que 0 < x < 0,4 e 0 < y < 3.[200] In one embodiment, the precursor solution therefore comprises a solution of a formamidinium cation ((HC(NH)2)2+)) A, a cesium cation (Cs+)A', at least one cation of divalent metal B, iodide X and bromide X'. Preferably, the ratio of ions A : A' : B : X : X' in the precursor solution is 1-x : x : 1 : 3-y : y, where 0 < x < 0.4 and 0 < y < 3 .

[201] Em uma realização alternativa, portanto, compreende uma solução de um cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+))A, um cátion de césio (Cs+)A’, pelo menos um cátion de metal divalente B, iodeto X, brometo X’, e um ânion orgânico de sacrifício (Y). Preferencialmente, a proporção dos íons A : A’ : B : X : X’ na solução precursora são 1-x : x : 1 : 3-y : y, em que 0 < x < 0,4 e 0 < y < 3.[201] In an alternative embodiment, therefore, it comprises a solution of a formamidinium cation ((HC(NH)2)2+))A, a cesium cation (Cs+)A', at least one divalent metal cation B , iodide X, bromide X', and a sacrificial organic anion (Y). Preferably, the ratio of ions A : A' : B : X : X' in the precursor solution is 1-x : x : 1 : 3-y : y, where 0 < x < 0.4 and 0 < y < 3 .

[202] Normalmente, o sistema solvente no qual os precursores do material de perovskita são dissolvidos compreende um ou mais solventes selecionados dentre dimetilsulfóxido (DMSO), N,N-dimetilformamida (DMF), N- ciclohexil-2-pirrolidona (CHP) e dimetilacetamida (DMAc). Preferencialmente, o sistema solvente compreende qualquer um dentre DMF, DMSO, uma mistura de DMF e CHP, e DMAc. Quando os precursores do material de perovskita não incluem um ânion orgânico de sacrifício, o sistema solvente preferencialmente consiste de DMAc. Alternativamente, quando os precursores do material de perovskita incluem um ânion orgânico de sacrifício, o sistema solvente preferencialmente consiste de DMF.[202] Typically, the solvent system in which the perovskite material precursors are dissolved comprises one or more solvents selected from dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-cyclohexyl-2-pyrrolidone (CHP) and dimethylacetamide (DMAc). Preferably, the solvent system comprises any one of DMF, DMSO, a mixture of DMF and CHP, and DMAc. When the precursors of the perovskite material do not include a sacrificial organic anion, the solvent system preferentially consists of DMAc. Alternatively, when the perovskite material precursors include a sacrificial organic anion, the solvent system preferably consists of DMF.

[203] O material de perovskita de fórmula geral (I) pode, portanto, ser obtido ao dissolver os compostos precursores da formulação descrita acima em um sistema solvente adequado, e formando, assim, a solução precursora descrita acima, depositando a solução precursora sobre um substrato adequado, e submetendo o substrato a uma temperatura e regime de pressão que facilitam a remoção do um ou mais solventes que compreendem o sistema solvente. Onde os compostos precursores incluem um composto compreendendo um ânion orgânico de sacrifício (Y), o substrato deve ser submetido a um regime de temperatura e pressão que também facilita a remoção de um composto volátil compreendendo o ânion orgânico de sacrifício (Y) e o cátion de formamidínio ((HC(NH)2)2+)) (A).[203] The perovskite material of general formula (I) can therefore be obtained by dissolving the precursor compounds of the formulation described above in a suitable solvent system, and thus forming the precursor solution described above, depositing the precursor solution onto a suitable substrate, and subjecting the substrate to a temperature and pressure regime that facilitates the removal of the one or more solvents comprising the solvent system. Where the precursor compounds include a compound comprising a sacrificial organic anion (Y), the substrate must be subjected to a temperature and pressure regime that also facilitates the removal of a volatile compound comprising the sacrificial organic anion (Y) and the cation formamidinium ((HC(NH)2)2+)) (A).

EXEMPLOSEXAMPLES

[204] Nas realizações exemplares detalhadas abaixo, os materiais de perovskita foram formados como películas por depósito de revestimento por giro de uma solução. Nestas realizações, os precursores sólidos para os materiais de perovskita foram pesados e misturados juntos em um frasco. Esta mistura foi então carregada em um porta-luvas onde o solvente foi adicionado para uma solução final tendo 38% de peso dos precursores de perovskita.[204] In the exemplary embodiments detailed below, perovskite materials were formed as films by spin-coating deposit of a solution. In these embodiments, the solid precursors for the perovskite materials were weighed and mixed together in a flask. This mixture was then loaded into a glove box where the solvent was added to a final solution having 38% by weight of the perovskite precursors.

[205] Para a dissolução dos sólidos, a mistura foi aquecida em agitação contínua a 100 °C, formando uma solução que era amarela e transparente. Assim que todos os sólidos estavam na solução, a solução foi removida da placa quente e deixada resfriar até temperatura ambiente. A solução final foi então filtrada antes de depósito.[205] To dissolve the solids, the mixture was heated with continuous stirring to 100 °C, forming a solution that was yellow and transparent. Once all solids were in solution, the solution was removed from the hot plate and allowed to cool to room temperature. The final solution was then filtered before depositing.

[206] A solução foi revestida por giro sobre um substrato (ou seja, vidro, FTO ou ITO) dentro do porta-luvas com velocidades de giro que variam entre 3000 e 4000 rpm, dependendo da espessura da película final desejada por 60 segundos. Nestas realizações exemplares, as películas de perovskita resultantes possuíam espessura entre 350 nm e 500 nm. Apesar de velocidades menores poderem ser usadas, isto resultaria em películas mais espessas.[206] The solution was spin coated onto a substrate (i.e., glass, FTO or ITO) inside the glove box with spin speeds ranging between 3000 and 4000 rpm depending on the desired final film thickness for 60 seconds. In these exemplary embodiments, the resulting perovskite films were between 350 nm and 500 nm thick. Although lower speeds can be used, this would result in thicker films.

[207] Imediatamente após o depósito da película ser movido para uma placa quente configurada na temperatura desejada, onde a temperatura de cura depende do tempo de cura exigido. Para estas realizações particulares, a temperatura pode ser variada de 130 a 150 °C com tempos de cura entre 10 e 30 minutos. Não foi observada nenhuma alteração óbvia na película final ao variar os parâmetros de cura naquela faixa.[207] Immediately after the film deposit is moved to a hot plate set at the desired temperature, where the curing temperature depends on the curing time required. For these particular embodiments, the temperature can be varied from 130 to 150 °C with curing times between 10 and 30 minutes. No obvious change in the final film was observed when varying the curing parameters in that range.

[208] As películas finas de perovskita resultantes foram então caracterizadas por difração por raios X (XRD) e microscopia de elétron de varredura (SEM) para confirmar a formação da perovskita e a formação de uma película contínua que é adequada para incorporação nos dispositivos fotovoltaicos.[208] The resulting perovskite thin films were then characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) to confirm the formation of the perovskite and the formation of a continuous film that is suitable for incorporation into photovoltaic devices. .

[209] A Figura 6 mostra o padrão de XRD de quatro materiais de perovskita diferentes. O lado esquerdo (A) da Figura 6 mostra o padrão de difração de XRD dos três diferentes materiais de perovskita de fórmula geral FA1-xCsxPbI3-yBry, com x = 0,25 e y = 0, 0,3 e 0,6, respectivamente, cada produzido usando o método descrito acima. A proporção FA:Cs foi, portanto, constante entre cada um dos materiais, mas da parte superior à inferior há uma redução na proporção I:Br, com material de perovskita superior incluindo nenhum Br para a finalidade de comparação com materiais de perovskita aqui descritos. O lado direito (A) da Figura 6 mostra então o padrão de difração de XRD de um material de perovskita de fórmula geral MA1-xCsxPbI3-yBry, com x = 0,75 e y = 0,6, produzido usando o método descrito acima. Os picos em cada padrão de difração de XRD das Figuras 6 ilustram que os materiais resultantes possuem as estruturas de cristal esperadas dos materiais de perovskita pretendidos.[209] Figure 6 shows the XRD pattern of four different perovskite materials. The left side (A) of Figure 6 shows the XRD diffraction pattern of the three different perovskite materials of general formula FA1-xCsxPbI3-yBry, with x = 0.25 and y = 0, 0.3 and 0.6, respectively , each produced using the method described above. The FA:Cs ratio was therefore constant between each of the materials, but from top to bottom there is a reduction in the I:Br ratio, with top perovskite material including no Br for the purpose of comparison with perovskite materials described herein. . The right side (A) of Figure 6 then shows the XRD diffraction pattern of a perovskite material of general formula MA1-xCsxPbI3-yBry, with x = 0.75 and y = 0.6, produced using the method described above. The peaks in each XRD diffraction pattern of Figures 6 illustrate that the resulting materials have the crystal structures expected of the intended perovskite materials.

[210] A Figura 7a então mostra uma imagem de SEM de um material de perovskita de fórmula geral MA1-xCsxPbI3-yBry com x = 0,75 e y = 0,6, enquanto a Figura 7b então mostra uma imagem de SEM de um material de perovskita de fórmula geral FA1-xCsxPbI3-yBry, com x = 0,25 e y = 0,6, ambos produzidos usando o método descrito acima. As imagens das Figuras 7a e 7b mostram que as películas de material de perovskita produzidas usando o método descrito acima são contínuas e homogêneas.[210] Figure 7a then shows an SEM image of a perovskite material of general formula MA1-xCsxPbI3-yBry with x = 0.75 and y = 0.6, while Figure 7b then shows an SEM image of a material of perovskite with general formula FA1-xCsxPbI3-yBry, with x = 0.25 and y = 0.6, both produced using the method described above. The images in Figures 7a and 7b show that the perovskite material films produced using the method described above are continuous and homogeneous.

[211] A Figura 8 mostra os espectros de absorção de UV-Vis de quatro materiais de perovskita diferentes de fórmula geral FA1-xCsxPbI3-yBry, com x = 0,25 e y = 0, 0,3, 0,6 e 1,5, respectivamente, cada produzido usando o método descrito acima. A proporção de FA:Cs era, portanto, constante entre cada um dos materiais, mas há uma redução na proporção de I:Br, com um dos materiais de perovskita incluindo nenhum Br para a finalidade de comparação com os materiais de perovskita aqui descritos. No comprimento de onda do gráfico em nm é delineado sobre o eixo x e a absorção nas unidades arbitrárias é delineada no eixo y. A partir dos espectros de absorção, a banda proibida óptica (Eg) de cada um dos materiais de perovskita foi estimada como aproximadamente 1,55 eV para y = 0, aproximadamente 1,60 eV para y = 0,3, aproximadamente 1,66 eV para y = 0,6 e aproximadamente 1,91 eV para y = 1,5.[211] Figure 8 shows the UV-Vis absorption spectra of four different perovskite materials of general formula FA1-xCsxPbI3-yBry, with x = 0.25 and y = 0, 0.3, 0.6 and 1, 5, respectively, each produced using the method described above. The FA:Cs ratio was therefore constant between each of the materials, but there is a reduction in the I:Br ratio, with one of the perovskite materials including no Br for the purpose of comparison with the perovskite materials described here. On the graph wavelength in nm is plotted on the x-axis and absorption in arbitrary units is plotted on the y-axis. From the absorption spectra, the optical bandgap (Eg) of each of the perovskite materials was estimated to be approximately 1.55 eV for y = 0, approximately 1.60 eV for y = 0.3, approximately 1.66 eV for y = 0.6 and approximately 1.91 eV for y = 1.5.

[212] As Figuras 9a e 9b mostram os espectros de absorção UV-Vis de cinco materiais de perovskita diferentes de fórmula geral MA1-xCsxPbI3-yBry, cada produzido usando o método descrito acima.[212] Figures 9a and 9b show the UV-Vis absorption spectra of five different perovskite materials of general formula MA1-xCsxPbI3-yBry, each produced using the method described above.

[213] As Figuras 9a mostram os espectros de absorção UV-Vis de três materiais de perovskita diferentes de fórmula geral MA1-xCsxPbI3-yBry com x = 0,5 e y = 0,3, 0,6 e 1,5, respectivamente. As Figuras 9b então mostram os espectros de absorção UV-Vis de dois materiais de perovskita adicionais de fórmula geral MA1-xCsxPbI3-yBry com x = 0,75 e y = 0,6 e 1,5, respectivamente. Nos gráficos, o comprimento de onda em nm é delineado no eixo x e a absorção nas unidades arbitrárias é delineada no eixo y. A partir dos espectros de absorção, a banda proibida óptica (Eg) de cada um dos materiais de perovskita foi estimada como aproximadamente 1,68 eV para x = 0,5 e y = 0,3, aproximadamente 1,80 eV para x = 0,5 e y = 0,6, aproximadamente 1,85 eV para x = 0,5 e y = 1,5, aproximadamente 1,77 eV para x = 0,75 e y = 0,6, e aproximadamente 1,96 eV para x = 0,75 e y = 1,5.[213] Figures 9a show the UV-Vis absorption spectra of three different perovskite materials of general formula MA1-xCsxPbI3-yBry with x = 0.5 and y = 0.3, 0.6 and 1.5, respectively. Figures 9b then show the UV-Vis absorption spectra of two additional perovskite materials of general formula MA1-xCsxPbI3-yBry with x = 0.75 and y = 0.6 and 1.5, respectively. In graphs, wavelength in nm is plotted on the x-axis and absorption in arbitrary units is plotted on the y-axis. From the absorption spectra, the optical bandgap (Eg) of each of the perovskite materials was estimated to be approximately 1.68 eV for x = 0.5 and y = 0.3, approximately 1.80 eV for x = 0 .5 and y = 0.6, approximately 1.85 eV for x = 0.5 and y = 1.5, approximately 1.77 eV for x = 0.75 and y = 0.6, and approximately 1.96 eV for x = 0.75 and y = 1.5.

[214] Para comparar os materiais de perovskita convencionais com os materiais de perovskita de acordo com a invenção, os materiais de perovskita a seguir foram fabricados sobre um substrato de vidro: material de perovskita A tendo a fórmula MAPbI3, material de perovskita B tendo a fórmula MA0.5FA0.5PbI3, material de perovskita C tendo a fórmula MA0.25Cs0.75PbI2.4Br0.6, e material de perovskita D tendo a fórmula FA0.75Cs0.25PbI2.4Br0.6. Estes dispositivos foram então colocados sobre uma placa quente por 540 minutos a 150 °C em uma atmosfera ambiente (com 40% de umidade relativa) para testar a estabilidade térmica dos materiais de perovskita. A Figura 8 mostra fotografias de cada um dos diversos materiais de perovskita (A a D) antes, durante e após o teste de estabilidade térmica.[214] To compare conventional perovskite materials with perovskite materials according to the invention, the following perovskite materials were manufactured on a glass substrate: perovskite material A having the formula MAPbI3, perovskite material B having the formula formula MA0.5FA0.5PbI3, perovskite material C having the formula MA0.25Cs0.75PbI2.4Br0.6, and perovskite material D having the formula FA0.75Cs0.25PbI2.4Br0.6. These devices were then placed on a hot plate for 540 minutes at 150 °C in an ambient atmosphere (with 40% relative humidity) to test the thermal stability of the perovskite materials. Figure 8 shows photographs of each of the various perovskite materials (A to D) before, during, and after thermal stability testing.

[215] Conforme esperado, os materiais de perovskita foram todos de cor inicialmente preta. Conforme pode ser observado na Figura 8, visualmente as películas do material de perovskita A e do material de perovskita B mostram alguma descoloração (amarelando no canto superior direito) após 280 minutos, enquanto o material de perovskita C e o material de perovskita D não mostram descoloração visível. No período de 540 minutos, o material de perovskita A e o material de perovskita B se degradaram significativamente, com uma alteração de cor substancial de preta para amarela (onde o amarelo indica a formação de PbI2), ao passo que a película do material de perovskita C mostra degradação limitada, alterando de cor de preto para marrom, enquanto o material de perovskita D não mostra quaisquer sinais de degradação.[215] As expected, the perovskite materials were all initially black in color. As can be seen in Figure 8, visually the films of perovskite material A and perovskite material B show some discoloration (yellowing in the upper right corner) after 280 minutes, while perovskite material C and perovskite material D do not show visible discoloration. Over a period of 540 minutes, perovskite material A and perovskite material B degraded significantly, with a substantial color change from black to yellow (where yellow indicates the formation of PbI2), whereas the film of perovskite material Perovskite C shows limited degradation, changing color from black to brown, while perovskite D material does not show any signs of degradation.

EXEMPLOS ADICIONAISADDITIONAL EXAMPLES

[216] Nas realizações exemplares detalhadas abaixo, os materiais de perovskita foram formados como películas por depósito de revestimento por giro de uma solução. Nestas realizações, os precursores sólidos para os materiais de perovskita foram pesados e misturados em um frasco. Esta mistura foi então carregada em um porta-luvas, onde o solvente foi adicionado para uma solução final que possui 37% em peso de precursores de perovskita. Imediatamente, após o depósito da película ter sido movido para uma placa quente configurada na temperatura desejada, onde a temperatura de cura depende do tempo de cura exigido. Para estas realizações particulares, a temperatura foi de aproximadamente 150 °C para um tempo de cura de aproximadamente 10 minutos.[216] In the exemplary embodiments detailed below, perovskite materials were formed as films by spin-coating deposit of a solution. In these embodiments, the solid precursors for the perovskite materials were weighed and mixed in a flask. This mixture was then loaded into a glove box, where solvent was added for a final solution that has 37 wt% perovskite precursors. Immediately after the film deposit has been moved to a hot plate set at the desired temperature, where the curing temperature depends on the curing time required. For these particular embodiments, the temperature was approximately 150 °C for a curing time of approximately 10 minutes.

[217] As películas finas de perovskita resultantes foram então caracterizadas por difração por raios X (XRD) para confirmar a formação da perovskita.[217] The resulting perovskite thin films were then characterized by X-ray diffraction (XRD) to confirm the formation of the perovskite.

[218] A Figura 11 mostra os padrões de XRD dos cinco materiais de perovskita diferentes de composição FA1- xCSxPbl3 (0,05 < x < 0,25). Nos padrões de difração de XRD da Figura 11(A), todos os máximos correspondem à simetria trigonal (grupo de espaço: P3m1) do FAPbI3. Os traços de PbI2 e FTO são observados também, no entanto, não há sinal que corresponde ao polimorfo amarelo. A Figura 11(B) então mostra o deslocamento no primeiro pico das perovskita, a partir do qual pode ser observado que as máximas são trocadas por valores maiores 2θ indicando uma redução nos parâmetros celulares que se ajustam à substituição parcial de FA com um cátion menor, como Cs. Portanto, uma solução sólida é formada na faixa de 0,05 < x < 0,25.[218] Figure 11 shows the XRD patterns of the five different perovskite materials of composition FA1-xCSxPbl3 (0.05 < x < 0.25). In the XRD diffraction patterns of Figure 11(A), all maxima correspond to the trigonal symmetry (space group: P3m1) of FAPbI3. Traces of PbI2 and FTO are observed as well, however, there is no signal that corresponds to the yellow polymorph. Figure 11(B) then shows the shift in the first perovskite peak, from which it can be seen that the maxima are exchanged for higher values 2θ indicating a reduction in cellular parameters that adjust to the partial replacement of FA with a smaller cation , like Cs. Therefore, a solid solution is formed in the range 0.05 < x < 0.25.

[219] A Figura 12 mostra os padrões de XRD de cinco materiais de perovskita diferentes de composição FA1- XCsxPbI3 (0,30 < x < 0,50). Nos padrões de difração de XRD da Figura 12(A), os máximos adicionais (marcados com um círculo preenchido) correspondem à fase de CsPbI3, e estes picos são mais definidos conforme o valor de x aumenta (ou seja, conforme a quantidade de Cs aumenta). A Figura 8(B) então mostra o deslocamento no primeiro pico da perovskita; no entanto, não há troca óbvia no pico, indicando que não podem ser introduzidos mais Cs na perovskita de FAPbI3. Este experimento estabelece a variação na qual Cs pode substituir parcialmente FA na perovskita FAPbI3 para formar o polimorfo preto, evitando a fase amarela e deixando as fases mais termoestáveis.[219] Figure 12 shows the XRD patterns of five different perovskite materials of composition FA1-XCsxPbI3 (0.30 < x < 0.50). In the XRD diffraction patterns of Figure 12(A), additional maxima (marked with a filled circle) correspond to the CsPbI3 phase, and these peaks are more defined as the value of x increases (i.e., as the amount of Cs increases). Figure 8(B) then shows the shift in the first perovskite peak; however, there is no obvious shift in the peak, indicating that no more Cs can be introduced into the FAPbI3 perovskite. This experiment establishes the range in which Cs can partially replace FA in the FAPbI3 perovskite to form the black polymorph, avoiding the yellow phase and leaving the phases more thermostable.

[220] A Figura 13 mostra os padrões XRD de quarto materiais de perovskita diferentes da composição FA1-XCsxPbI3 com x = 0,25, e 1,5 < y < 3.[220] Figure 13 shows the XRD patterns of four different perovskite materials of the composition FA1-XCsxPbI3 with x = 0.25, and 1.5 < y < 3.

[221] Será reconhecido que os itens individuais descritos acima podem ser usados por si próprios ou em combinação com outros itens mostrados nos desenhos ou descritos na descrição e aqueles itens mencionados na mesma passagem como um desenho diferente ou igual, já que não precisam ser usados em combinação entre si.[221] It will be recognized that the individual items described above may be used by themselves or in combination with other items shown in the drawings or described in the description and those items mentioned in the same passage as a different or the same drawing, as they need not be used in combination with each other.

[222] Além disso, embora a invenção tenha sido descrita em termos de realizações preferidas como estabelecido acima, deve ser compreendido que estas realizações são apenas ilustrativas. Os peritos na técnica serão capazes de realizer modificações e alternativas em vista da revelação, que são contempladas como dentro do escopo das reivindicações anexas.Por exemplo, os peritos na técnica reconhecerão que, apesar das realizações descritas acima da invenção se referirem todas a dispositivos fotovoltaicos, os aspectos da invenção podem ser igualmente aplicáveis a outros dispositivos optoeletrônicos. Quanto a isto, o termo “dispositivos optoeletrônicos” inclui dispositivos fotovoltaicos, fotodiodos (inclusive células solares), fototransistores,fotomultiplicadores, fotorresistores e diodos emissores de luz, etc. em particular, apesar de nas realizações descritas acima o material fotoativo de perovskita ser usado como um absorvente de luz/fotossensibilizador, ele também pode funcionar como material emissor de luz ao aceitar carga, tanto de elétrons quanto orifícios, que subsequentemente recombina e emite luz.[222] Furthermore, although the invention has been described in terms of preferred embodiments as set forth above, it should be understood that these embodiments are illustrative only. Those skilled in the art will be able to make modifications and alternatives in view of the disclosure, which are contemplated to be within the scope of the appended claims. For example, those skilled in the art will recognize that although the above described embodiments of the invention all relate to photovoltaic devices , aspects of the invention may be equally applicable to other optoelectronic devices. In this regard, the term “optoelectronic devices” includes photovoltaic devices, photodiodes (including solar cells), phototransistors, photomultipliers, photoresistors and light-emitting diodes, etc. in particular, although in the embodiments described above the perovskite photoactive material is used as a light absorber/photosensitizer, it can also function as a light-emitting material by accepting charge, both electrons and holes, which subsequently recombines and emits light.

Claims (12)

1. MATERIAL DE PEROVSKITA de fórmula geral (I): em que A é um cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+), A’ é um cátion de césio (Cs+), B é pelo menos um cátion inorgânico divalente, X é iodeto e X’ é brometo; e em que 0 < x < 0,4 e 0 < y < 3.1. PEROVSKITE MATERIAL of general formula (I): wherein A is a formamidinium cation (HC(NH)2)2+), A' is a cesium cation (Cs+), B is at least one divalent inorganic cation, X is iodide and X' is bromide; and where 0 < x < 0.4 and 0 < y < 3. 2. MATERIAL DE PEROVSKITA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma banda proibida do material de perovskita ser de 1,60 eV a 2,30 eV, e ser preferencialmente de 1,65 eV a 1,75 eV.2. PEROVSKITE MATERIAL, according to claim 1, characterized in that a bandgap of the perovskite material is from 1.60 eV to 2.30 eV, and is preferably from 1.65 eV to 1.75 eV. 3. MATERIAL DE PEROVSKITA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por B ser pelo menos um cátion inorgânico selecionado dentre Pb2+ e Sn2+, e ser preferencialmente Pb2+.3. PEROVSKITE MATERIAL according to any one of claims 1 or 2, characterized in that B is at least one inorganic cation selected from Pb2+ and Sn2+, and is preferably Pb2+. 4. MATERIAL DE PEROVSKITA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo material de perovskita possuir a fórmula:em que FA é um cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+), Cs é um cátion de césio (Cs+), Pb é um cátion de chumbo (II) (Pb2+), I é iodeto (I-) e Br é brometo (Br-).4. PEROVSKITE MATERIAL, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the perovskite material has the formula: where FA is a formamidinium cation (HC(NH)2)2+), Cs is a cesium cation (Cs+), Pb is a lead (II) cation (Pb2+), I is iodide (I-) and Br is bromide (Br-). 5. MATERIAL DE PEROVSKITA, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por 0,05 < x < 0,25, e preferencialmente x ser igual a qualquer de 0,05, 0,10, 0,15, 0,20 e 0,25.5. PEROVSKITE MATERIAL, according to claim 4, characterized in that 0.05 < x < 0.25, and preferably x is equal to any of 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 and 0 .25. 6. MATERIAL DE PEROVSKITA, de acordo com uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado por 0< y < 1,5, 0 < y ^ 1,0, 0 < y < 0,6 e ser preferencialmente 0,6.6. PEROVSKITE MATERIAL, according to one of claims 4 or 5, characterized by 0 < y < 1.5, 0 < y ^ 1.0, 0 < y < 0.6 and is preferably 0.6. 7. MÉTODO PARA PRODUZIR UM MATERIAL DE PEROVSKITA, conforme definido em qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo material de perovskita estar na forma de uma camada sólida; em que o método compreende deposição de solução química e: (i) formação de uma solução precursora compreendendo precursores do material de perovskita dissolvidos em um sistema solvente; (ii) disposição/depósito de uma camada da solução precursora; e (iii) remoção do sistema solvente para produzir uma camada sólida do material de perovskita.7. METHOD FOR PRODUCING A PEROVSKITE MATERIAL, as defined in any of claims 1 to 6, characterized in that the perovskite material is in the form of a solid layer; wherein the method comprises chemical solution deposition and: (i) forming a precursor solution comprising precursors of the perovskite material dissolved in a solvent system; (ii) arranging/depositing a layer of the precursor solution; and (iii) removing the solvent system to produce a solid layer of perovskite material. 8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelos precursores do material de perovskita compreenderem: um primeiro composto precursor compreendendo o cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+) (A) e um primeiro ânion de haleto; um segundo composto precursor compreendendo o cátion de césio (Cs+) (A') e o primeiro ânion de haleto ou um segundo ânion de haleto; e um terceiro composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e o segundo ânion de haleto; em que o primeiro ânion de haleto é um de iodeto (X) e brometo (X') e o segundo haleto é o outro de iodeto (X) e brometo (X').8. METHOD, according to claim 7, characterized in that the precursors of the perovskite material comprise: a first precursor compound comprising the formamidinium cation (HC(NH)2)2+) (A) and a first halide anion; a second precursor compound comprising the cesium (Cs+) cation (A') and the first halide anion or a second halide anion; and a third precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and the second halide anion; wherein the first halide anion is one of iodide (X) and bromide (X') and the second halide is the other of iodide (X) and bromide (X'). 9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelos precursores do material perovskita compreenderem ainda um quarto composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e o primeiro ânion de haleto.9. METHOD, according to claim 8, characterized in that the precursors of the perovskite material further comprise a fourth precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and the first halide anion. 10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelos precursores do material de perovskita compreenderem: um primeiro composto precursor compreendendo o cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+) (A) e um primeiro ânion de haleto; um segundo composto precursor compreendendo o cátion de formamidínio (HC(NH)2)2+) (A) e um ânion orgânico de sacrifício (Y); um terceiro composto precursor compreendendo o cátion de césio (Cs+) (A') e o primeiro ânion de haleto ou um segundo ânion de haleto; e um quarto composto precursor compreendendo o cátion inorgânico divalente (B) e um segundo ânion de haleto; em que o primeiro ânion de haleto é um de iodeto (X) e brometo (X') e o segundo haleto é o outro de iodeto (X) e brometo (X')).10. METHOD, according to claim 9, characterized in that the precursors of the perovskite material comprise: a first precursor compound comprising the formamidinium cation (HC(NH)2)2+) (A) and a first halide anion; a second precursor compound comprising the formamidinium cation (HC(NH)2)2+) (A) and a sacrificial organic anion (Y); a third precursor compound comprising the cesium (Cs+) cation (A') and the first halide anion or a second halide anion; and a fourth precursor compound comprising the divalent inorganic cation (B) and a second halide anion; wherein the first halide anion is one of iodide (X) and bromide (X') and the second halide is the other of iodide (X) and bromide (X')). 11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo ânion orgânico de sacrifício (Y) ser um ânion orgânico de fórmula RCOO-, ROCOO-, RSO3-, ROP(O)(OH)O- ou RO-, em que R é H, alquila substituída ou não substituída C1-10, alquenila substituída ou não substituída C2-10, alquinila substituída ou não substituída C2-10, cicloalquila substituída ou não substituída C3-10, heterociclila substituída ou não substituída C3-10 ou arila substituída ou não substituída.11. METHOD, according to claim 10, characterized in that the sacrificial organic anion (Y) is an organic anion of formula RCOO-, ROCOO-, RSO3-, ROP(O)(OH)O- or RO-, wherein R is H, C1-10 substituted or unsubstituted alkyl, C2-10 substituted or unsubstituted alkenyl, C2-10 substituted or unsubstituted alkynyl, C3-10 substituted or unsubstituted cycloalkyl, C3-10 substituted or unsubstituted heterocyclyl, or aryl replaced or not replaced. 12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela etapa de produção de uma camada sólida do material de perovskita por deposição de solução química compreender: (i) formação de uma primeira solução precursora compreendendo um ou mais precursores do material de perovskita dissolvidos em um primeiro sistema solvente; (ii) disposição/depósito de uma camada da primeira solução precursora; (iii) remoção do primeiro sistema solvente para formar uma camada sólida que compreende o um ou mais precursores; (iv) ) formação de uma segunda solução precursora que compreende um ou mais precursores adicionais do material de perovskita dissolvidos em um segundo sistema solvente; e (v) ) tratamento da camada sólida que compreende o um ou mais precursores com a segunda solução precursora e reagindo, assim, o um ou mais precursores e o um ou mais precursores adicionais para produzir uma camada sólida do material de perovskita.12. METHOD, according to claim 11, characterized by the step of producing a solid layer of the perovskite material by chemical solution deposition comprising: (i) forming a first precursor solution comprising one or more dissolved precursors of the perovskite material in a first solvent system; (ii) arranging/depositing a layer of the first precursor solution; (iii) removing the first solvent system to form a solid layer comprising the one or more precursors; (iv)) formation of a second precursor solution comprising one or more additional precursors of the perovskite material dissolved in a second solvent system; and (v)) treating the solid layer comprising the one or more precursors with the second precursor solution and thereby reacting the one or more precursors and the one or more additional precursors to produce a solid layer of the perovskite material.
BR122023000590-2A 2015-06-12 2016-06-10 PEROVSKITE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING A PEROVSKITE MATERIAL BR122023000590B1 (en)

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