ES2572131B1 - Method of obtaining thin layers of photoelectric material with perovskite type structure and layers thus obtained - Google Patents

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ES2572131B1 ES201400996A ES201400996A ES2572131B1 ES 2572131 B1 ES2572131 B1 ES 2572131B1 ES 201400996 A ES201400996 A ES 201400996A ES 201400996 A ES201400996 A ES 201400996A ES 2572131 B1 ES2572131 B1 ES 2572131B1
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Abstract

Método de obtención de capas delgadas de material fotovoltaico con estructura de tipo perovskita mediante la técnica de evaporación térmica de una sola fuente.#Mediante el método aquí descrito, es posible obtener capas delgadas de perovskitas hibridas orgánicas-inorgánicas mediante la técnica de evaporación instantánea obteniendo unas capas delgadas uniformes y de elevada cristalinidad. Estas capas han sido ensayadas en dispositivos fotovoltaicos planos, mostrando una elevada eficiencia energética.Method of obtaining thin layers of photovoltaic material with perovskite type structure by means of the thermal evaporation technique from a single source. # By the method described here, it is possible to obtain thin layers of organic-inorganic hybrid perovskites by means of the instantaneous evaporation technique obtaining uniform thin layers and high crystallinity. These layers have been tested on flat photovoltaic devices, showing high energy efficiency.

Description

Método de obtención de capas delgadas de material fotoeléctrico con estructura de tipo perovskita y capas así obtenidas Method of obtaining thin layers of photoelectric material with perovskite type structure and layers thus obtained

Campo técnico Technical field

5 La presente invención se refiere a la obtención de capas de material semiconductor híbrido orgánico-inorgánico de tipo perovskita útiles en dispositivos opto-electrónicos mediante la técnica de evaporación instantánea así como a las capas asl obtenidas y a dispositivos opto-electrónicos que las contienen. The present invention relates to the obtaining of layers of organic-inorganic hybrid semiconductor material of the perovskite type useful in opto-electronic devices by means of the instantaneous evaporation technique as well as to the asl layers obtained and to opto-electronic devices containing them.

Estado de la técnica State of the art

10 Los dispositivos opto-electrónicos lales como las células fotoeléctricas o células solares, entre otros, son dispositivos que transforman la energía lumínica en energía eléctrica. Su funcionamiento se basa en el efecto fotovoltaico, y uno de sus elementos constituyentes es un material capaz de absorber fotones y generar una corriente eléctrica. En los últimos años han despertado gran interés como materiales fotovoltaicos determinados materiales híbridos 10 Opto-electronic devices such as photoelectric cells or solar cells, among others, are devices that transform light energy into electrical energy. Its operation is based on the photovoltaic effect, and one of its constituent elements is a material capable of absorbing photons and generating an electric current. In recent years they have aroused great interest as photovoltaic materials certain hybrid materials

15 orgánico-inorgánicos, y en particular los materiales con estructura de tipo ~perovskita~ (denominados de aquí en adelante simplemente Mperovskitas~) basadas en haluros organometálicos con cationes de amonio alifáticos o aromáticos y metales divalentes, a lo que se debe su elevada movilidad de cargas y su fácil deposición incluso con métodos basados en disolución. Más recientemente, las perovskitas hlbridas inorgánicas-orgánicas 15 organic-inorganic, and in particular the materials with structure of type ~ perovskita ~ (hereinafter simply called Mperovskitas ~) based on organometallic halides with aliphatic or aromatic ammonium cations and divalent metals, due to their high mobility of loads and their easy deposition even with dissolution based methods. More recently, inorganic-organic hybrid perovskites

20 tridimensionales con fórmula RMX3, donde R es el ión metilamonio (CH3NH3+) o el Ión formamidinio (HC(NH2)2+) , M es Pb2 + o Sn2 + y X es CI-, Sr" o 1-, han sido empleadas como captadores de luz en capas delgadas en células solares, conduciendo a inesperados y notables valores en eficiencias de conversión energética (PCEs). Úhimamente se ha utilizado ampliamente la perovskita de metilamonio de ioduro de plomo (CH3NH3Pbb) como 20 three-dimensional with formula RMX3, where R is the methylammonium ion (CH3NH3 +) or the Ion formamidinium (HC (NH2) 2+), M is Pb2 + or Sn2 + and X is CI-, Sr "or 1-, they have been used as thin-layer light collectors in solar cells, leading to unexpected and remarkable values in energy conversion efficiencies (PCEs), the lead iodide methylammonium perovskite (CH3NH3Pbb) has been widely used as

25 captador de luz en células solares. Para ello la perovskita se dispone en forma de capa delgada sobre una hoja metálica empleando distintas técnicas de deposición desde disolución, entre las que se encuentran la deposición en un solo paso usando una mezcla de disolventes, la deposición secuencial o la deposición asistida líquido-vapor. Se han conseguido así valores de PCE de hasta 19,3%. 25 light collector in solar cells. To this end, perovskite is disposed in the form of a thin layer on a metal sheet using different deposition techniques from dissolution, among which are deposition in a single step using a mixture of solvents, sequential deposition or liquid-vapor assisted deposition. . PCE values of up to 19.3% have been achieved.

30 Recientemente, dentro de esta perspectiva se ha propuesto el uso de la técnica de fuente dual de deposición por vapor como una altemativa en la preparación de capas delgadas de CH3NH3Pbh para aplicaciones fotovohaicas. Estas capas se han obtenido por evaporación simultánea del haluro de plomo en cuestión (Pbb o PbCb) y del yoduro de metilamonio 30 Recently, within this perspective, the use of the dual vapor deposition technique has been proposed as an alternative in the preparation of thin layers of CH3NH3Pbh for photovohalic applications. These layers have been obtained by simultaneous evaporation of the lead halide in question (Pbb or PbCb) and methylammonium iodide

5 5
CH3NH31 en una camara de alto vacio. Las capas depositadas por evaporación son relativamente planas y homogéneas, y cuando éstas han sido empleadas en la estructura de las células solares, se han obtenido valores de PCE de 15,4%. La ca-evaporación permite un control bastante preciso de la estequiometria y del espesor de las capas de perovskita, contando con la ventaja de la alta pureza de los materiales que se subliman. Además, esta técnica permite también la preparación de multicapas y es compatible con el procesamiento de semiconductores estándar. Sin embargo, este proceso es relativamente lento y requiere calibraciones periódicas para el control adecuado de la velocidad de deposición y la relación entre los precursores. CH3NH31 in a high vacuum chamber. The layers deposited by evaporation are relatively flat and homogeneous, and when they have been used in the structure of solar cells, PCE values of 15.4% have been obtained. The ca-evaporation allows a fairly precise control of the stoichiometry and thickness of the perovskite layers, with the advantage of the high purity of the sublimated materials. In addition, this technique also allows multilayer preparation and is compatible with standard semiconductor processing. However, this process is relatively slow and requires periodic calibrations for proper control of the deposition rate and the relationship between the precursors.

10 .5 ~O 10 .5 ~ O
En el documento US 6.117.498 se describe un método alternativo para la deposición de materiales híbridos orgánicos-inorgánicos como es la evaporación térmica de una sola fuente (SSTA, del inglés ·Single Source Thermal Ablalion"). Según este documento, el material sobre el que se va a realizar la evaporación se deposita sobre un metal y éste es llevado a vacío; a continuación se hace pasar una elevada corriente a través del metal sobre el que se encuentra el material , causando la rápida evaporación de éste, que se deposita finalmente sobre el sustrato deseado debido a que éste se encuentra a una temperatura más baja. La capa del material híbrido se forma a una temperatura suficiente como para que el compuesto inorgánico se evapore sin causar la descomposición del material orgánico. De esta manera se consigue depositar una gran variedad de semiconductores compuestos, obteniendo capas delgadas ópticamente activas y pOlicristalinas. Este método, sin embargo, presenta el inconveniente de que las capas obtenidas son en general demasiado rugosas para su incorporación en dispositivos opto-electrónicos, los cuales pueden utilizar multicapas de grosores de hasta 800 nanómetros. In US 6,117,498 an alternative method for the deposition of organic-inorganic hybrid materials such as thermal evaporation from a single source (SSTA) is described. According to this document, the material on the one that is going to be evaporated is deposited on a metal and it is taken under vacuum; then a high current is passed through the metal on which the material is located, causing the rapid evaporation of the material, which is deposited finally on the desired substrate because it is at a lower temperature The layer of the hybrid material is formed at a temperature sufficient for the inorganic compound to evaporate without causing the decomposition of the organic material. a great variety of compound semiconductors, obtaining optically active thin layers and pOlicristalinas.This method, however, pres The disadvantage is that the layers obtained are generally too rough for incorporation in opto-electronic devices, which can use multilayers of thicknesses of up to 800 nanometers.

~5 :0 ~ 5: 0
Por lo tanto existe todavía la necesidad de encontrar un método de preparación de capas delgadas de perovskita, en particular de metilamonio de halogenuro de plomo, y más en particular de ioduro de plomo (CH3NH3Pbb) para aplicaciones opto-electrónicas mediante el cual se obtengan capas de perovskita homogéneas, con grosores entre 50 y 500 nm, con una superficie uniforme y una elevada cristalinidad. Estos grosores son necesarios cuando se usan en dispositivos fotovoltaicos de manera que tengan una elevada capacidad de absorción solar sin inhibir el transporte de cargas. Therefore there is still a need to find a method of preparing thin layers of perovskite, in particular of lead halide methylammonium, and more in particular of lead iodide (CH3NH3Pbb) for opto-electronic applications whereby layers are obtained of homogeneous perovskite, with thicknesses between 50 and 500 nm, with a uniform surface and high crystallinity. These thicknesses are necessary when used in photovoltaic devices so that they have a high capacity for solar absorption without inhibiting the transport of loads.

Descripción de la invención Description of the invention

Resumen de la invención Summary of the Invention

3 3

Los problemas anteriormente indicados han podido ser resueltos al haber identificado los inventores que es posible superar los inconvenientes de los métodos de la técnica anterior utilizando un método que controle adecuadamente los parametros que intervienen en la deposición de la capa de material híbrido orgánico-inorgánico o de su precursor. y en concreto controlando la rugosidad de la capa que va a ser sometida a evaporación instantánea, de manera que dicha rugosidad sea inferior a 2 micrómetros, preferiblemente inferior a 1 micrómetro, y lo más preferiblemente inferior a 0,5 micrómetros. Según creen los inventores, cuando dicha capa tiene una rugosidad dentro de los limites estipulados, el recubrimiento resultante tiene un espesor altamente uniforme. Ello hace que el calor de la hoja metálica se transfiera instantáneamente a todo el material, que se vaporiza en el mismo instante. El resultado es una capa altamente homogénea y cristalina de perovskita. Este método permite obtener capas con grosores superiores a 150 nm y rugosidades RMS (valor cuadrático medio) de unos 20 nm. Las capas obtenidas mediante este procedimiento han demostrado un buen funcionamiento en células solares, llegando a alcanzar un valor de PCE superior al 12%. The aforementioned problems have been solved by identifying the inventors that it is possible to overcome the drawbacks of the prior art methods using a method that adequately controls the parameters involved in the deposition of the organic-inorganic or hybrid material layer. its predecessor and in particular controlling the roughness of the layer to be subjected to instantaneous evaporation, so that said roughness is less than 2 micrometers, preferably less than 1 micrometer, and most preferably less than 0.5 micrometers. According to the inventors, when said layer has a roughness within the stipulated limits, the resulting coating has a highly uniform thickness. This causes the heat of the metal sheet to be transferred instantly to all the material, which vaporizes at the same time. The result is a highly homogeneous and crystalline perovskite layer. This method allows to obtain layers with thicknesses greater than 150 nm and RMS roughness (mean square value) of about 20 nm. The layers obtained by this procedure have demonstrated a good functioning in solar cells, reaching a PCE value greater than 12%.

Breve descripción de las figuras Brief description of the figures

La Figura 1 muestra un esquema general del método de obtención de capas de material semiconductor híbrido orgánico-inorgánico de tipo perovskita utilizado. El sustrato (1) sobre el cual se va a depositar la capa de perovskita se sostiene en vilo dentro de una cámara de vacío (2), sujetado por una primera banda transportadora (10) que puede entrar y salir de la cámara de vacío (2) a través de las válvulas (3). Por otro lado, un crisol metálico (4) es recubierto con una capa de precursor de perovskita utilizando un recubridor (5), y el crisol con la capa de precursor de perovskita (6) es transportado mediante una segunda banda transportadora (11) hasta un calentador (7) donde la capa se seca y a continuación sigue hasla la cámara de vacío (2). Allí se conectan al crisol dos electrodos (8) (bloques metalicos de un metal de elevada conductividad tal como el cobre) y se aplica una corriente eléctrica Figure 1 shows a general scheme of the method of obtaining layers of organic-inorganic hybrid semiconductor material of the perovskite type used. The substrate (1) on which the perovskite layer is to be deposited is held vilo within a vacuum chamber (2), held by a first conveyor belt (10) that can enter and exit the vacuum chamber ( 2) through the valves (3). On the other hand, a metal crucible (4) is coated with a perovskite precursor layer using a coater (5), and the crucible with the perovskite precursor layer (6) is transported by a second conveyor belt (11) to a heater (7) where the layer dries and then follows the vacuum chamber (2). There, two electrodes (8) (metal blocks of a high conductivity metal such as copper) are connected to the crucible and an electric current is applied

(9) al circuito, que en consecuencia pasa a través del crisol metálico. Esto ocasiona un rápido calentamiento del crisol metálico y la evaporación instantánea de la película de perovskita, que se deposita sobre el sustrato (1) debido a que se encuentra a una temperatura inferior. El crisol metálico, ya limpio, se devuelve entonces al recubridor para comenzar un nuevo ciclo, lo que supone que el método aquí descrito puede trabajar en continuo. Esta técnica de evaporación-deposición se conoce de manera general como evaporación instantánea o evaporación flash, si bien también en ocasiones recibe el nombre de SSTA (~Single SOurce thermal ablation" o ~evaporación térmica de una sola fuente"), en referencia al hecho de que el material que se evapora instantáneamente procede de una única fuente. En la presente invención no se desea que la invención se encuentre limitada a un tipo de técnica de evaporación instantánea en particular, sino que puede ser utilizada cualquiera de ellas, en tanto que sea posible conseguir el objetivo deseado en términos de las características de la capa de perovskita resultante. (9) to the circuit, which consequently passes through the metal crucible. This causes a rapid heating of the metal crucible and the instantaneous evaporation of the perovskite film, which is deposited on the substrate (1) because it is at a lower temperature. The metal crucible, already cleaned, is then returned to the coater to start a new cycle, which means that the method described here can work continuously. This evaporation-deposition technique is generally known as instantaneous evaporation or flash evaporation, although it is also sometimes called SSTA (~ Single SOurce thermal ablation "or ~ thermal evaporation from a single source"), in reference to the fact that the material that evaporates instantly comes from a single source. In the present invention it is not desired that the invention be limited to a particular type of instant evaporation technique, but that any of them can be used, as long as it is possible to achieve the desired objective in terms of the characteristics of the layer of resulting perovskite.

La Figura 2 muestra un esquema del método de deposición de una capa delgada de perovskita mediante evaporación instantánea, donde la disolución precursora se ha depositado sobre el crisol mediante la técnica de recubrimiento por menisco r meniscus coaling"). Figure 2 shows a scheme of the method of deposition of a thin layer of perovskite by instant evaporation, where the precursor solution has been deposited on the crucible by the meniscus coaling meniscus coating technique ").

La Figura 3(a) muestra el espectro de difracción de rayos X de una capa delgada de CH3NHJ Pbb obtenida según el Ejemplo 1. Figure 3 (a) shows the X-ray diffraction spectrum of a thin layer of CH3NHJ Pbb obtained according to Example 1.

La Figura 3(b) muestra la topografía de la superficie de la capa mediante el microscopio de fuerza atómica (AFM WAtomic Force Microscopt) de la capa de perovskita del Ejemplo 1. Figure 3 (b) shows the topography of the layer surface by means of the atomic force microscope (AFM WAtomic Force Microscopt) of the perovskite layer of Example 1.

La Figura 4(a) muestra un diagrama de la eficiencia cuántica externa (EQE "External Quantum Efficiency") y de la absorción óptica en la región UV-visible para una célula solar plana oblenida según el Ejemplo 2. Figure 4 (a) shows a diagram of the external quantum efficiency (EQE "External Quantum Efficiency") and of the optical absorption in the UV-visible region for an oblenida flat solar cell according to Example 2.

La Figura 4(b) muestra la curva densidad de corriente frente a voltaje para la célula solar del Ejemplo 2. Figure 4 (b) shows the current density versus voltage curve for the solar cell of Example 2.

La Figura 5 es una representación esquemática de una estructura perovskita tridimensional. Figure 5 is a schematic representation of a three-dimensional perovskite structure.

Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention

La presente invención se refiere a un método para prOducir capas delgadas de materiales fotoactivos para uso en células solares con estructura de tipo perovskita utilizando la técnica de evaporación instantánea como una etapa del método. The present invention relates to a method for producing thin layers of photoactive materials for use in solar cells with perovskite type structure using the instantaneous evaporation technique as a step of the method.

Los materiales híbridos orgánicos-inorgánicos son muy adecuados para esta función por sus propiedades optoelectrónicas, la elevada movilidad de sus cargas y su capacidad para ser depositados en forma de capa delgada. Unos de los materiales que ha sido ampliamente utilizado para este fin son las perovskitas híbridas inorgánicas-orgánicas, en las que uno de los cationes es orgánico y el otro inorgánico. En la presente memoria descriptiva, el término "perovskita" se refiere a la estructura perovskita (véase representación esquemática de una estructura perovskita tridimensional en la Fig. 5), Y no al mineral perovskita (CaTi03) como tal. Así, en esta memoria el término ~perovskita~ abarca cualquier material que tiene la misma estructura cristalina que el mineral de óxido de titanio y calcio denominado The organic-inorganic hybrid materials are very suitable for this function due to their optoelectronic properties, the high mobility of their loads and their ability to be deposited in the form of a thin layer. Some of the materials that have been widely used for this purpose are inorganic-organic hybrid perovskites, in which one of the cations is organic and the other inorganic. In the present specification, the term "perovskite" refers to the perovskite structure (see schematic representation of a three-dimensional perovskite structure in Fig. 5), and not to the perovskite mineral (CaTi03) as such. Thus, in this report the term "perovskite" encompasses any material that has the same crystalline structure as the titanium oxide calcium mineral called

"perolJskita". De manera general, las perovskitas aquí utilizadas son compuestos híbridos orgánicos-inorgánicos con estructura perovskita de acuerdo con una cualquiera de las siguientes fórmulas generales: "perolJskita". In general, the perovskites used here are organic-inorganic hybrid compounds with perovskite structure according to any one of the following general formulas:

M 'MX, AMX, M 'MX, AMX,

BMX, BMX,

donde A y A' son cationes orgánicos monovalentes que se seleccionan independientemente de compuestos orgánicos de amonio primario, secundario, terciario o cuaternario, incluyendo sistemas de anillos y heteroanillos que contienen N, teniendo A y A' de manera independiente de 1 a 60 átomos de carbono y de 1 a 20 heteroátomos; where A and A 'are monovalent organic cations that are independently selected from primary, secondary, tertiary or quaternary ammonium organic compounds, including N-ring and hetero-ring systems, having A and A' independently of 1 to 60 atoms of carbon and 1 to 20 heteroatoms;

B es un catión orgánico divalente seleccionado de compuestos orgánicos de amonio B is a divalent organic cation selected from organic ammonium compounds

primario, secundario, terciario o cuaternario, que tienen de 1 a 60 átomos de carbono y de 2 primary, secondary, tertiary or quaternary, having 1 to 60 carbon atoms and 2

a 20 heteroátomos, y tienen dos átomos de nitrógeno cargados positivamente; to 20 heteroatoms, and have two positively charged nitrogen atoms;

M es un metal divalente seleccionado del grupo que consiste en Cu2 +, Ni2 +, C02 +, Fe2+, Mn2+, Cr+, Pd2+, Cd2+, Ge2+, Sn2+, Pb2+, Eu2+, e Yb2+; M is a divalent metal selected from the group consisting of Cu2 +, Ni2 +, C02 +, Fe2 +, Mn2 +, Cr +, Pd2 +, Cd2 +, Ge2 +, Sn2 +, Pb2 +, Eu2 +, and Yb2 +;

N se selecciona del grupo de Bi3 + y Sb3+, y N is selected from the group of Bi3 + and Sb3 +, and

los tres o cuatro X se seleccionan de manera independiente de cr, Sr-, 1-, NCS-, CN-y NeO-. the three or four Xs are independently selected from cr, Sr-, 1-, NCS-, CN- and NeO-.

La estructura de perovskita típica es una estructura tridimensional (3D) tal como la mostrada en la Figura 5, de fórmula general AMX3• que consiste en una red tridimensional de octaedros de fórmula M~ que comparten las esquinas, en los que el átomo M es típicamente un catión metálico y X es un anión, con el balance de cargas apropiado para equilibrar los cationes A y B. Sin embargo, además de las perovskitas 3D, también se pueden formar perovskitas en capas, denominadas perovskitas bidimensionales o 20, que se configuran a base de extraer una capa de grosor n de la estructura 3D de la perovskita a lo largo de un dirección cristalográfica determinada, y alternar esas capas con alguna otra capa de modulación. Entre los posibles planos de terminación, los planos <100> y <110> 30 son los más comunes. Las perovskitas orientadas según el plano <110> adoptan The typical perovskite structure is a three-dimensional (3D) structure such as that shown in Figure 5, of general formula AMX3 • consisting of a three-dimensional network of octahedra of formula M ~ that share the corners, in which the atom M is typically a metal cation and X is an anion, with the appropriate load balance to balance cations A and B. However, in addition to 3D perovskites, layered perovskites can also be formed, called two-dimensional perovskites or 20, which are configured based on extracting a layer of thickness n of the 3D structure of the perovskite along a given crystallographic direction, and alternating those layers with some other modulation layer. Among the possible termination planes, the <100> and <110> 30 planes are the most common. Perovskites oriented according to plane <110> adopt

generalmente la fórmula general AnMnX3n + 2, mientras que las orientadas según el plano generally the general formula AnMnX3n + 2, while those oriented according to the plan

<100> adoptan diversos tipos de fórmulas generales, entre las cuales podemos encontrar las fórmulas A n+1BnX 3n+l y (Bb02)An-1BnO 3n+l , entre otras. En realizaciones más preferidas, las perovskitas aquí descritas son compuestos tridimensionales de fórmula general AMX3• en los que A es el catión metilamonio CH3NH3+ o el catión formamidinio HC(NH2) 2+, M es <100> adopt various types of general formulas, among which we can find the formulas A n + 1BnX 3n + l and (Bb02) An-1BnO 3n + l, among others. In more preferred embodiments, the perovskites described herein are three-dimensional compounds of the general formula AMX3 • in which A is the methylammonium cation CH3NH3 + or the formamidinium cation HC (NH2) 2+, M is

Pb'· o Sn'· yXes r, Br or er. Pb '· or Sn' · yXes r, Br or er.

En la presente memoria el término PCE se refiere a la Eficiencia de Conversión Energética (pCE MPower Conversian Efficiencies") y que se define como el rendimiento de la célula solar. Here the term PCE refers to the Energy Conversion Efficiency (pCE MPower Conversian Efficiencies ") and is defined as the performance of the solar cell.

Es conocido en la técnica que las características de la capa de perovskita tienen un papel fundamental en la consecución de una elevada PCE en la célula solar resultante. Por ello, el conseguir una capa de perovskita homogénea, con una superficie uniforme y con una elevada cristalinidad es clave para la obtención de un alto rendimiento en las células solares. It is known in the art that the characteristics of the perovskite layer have a fundamental role in achieving a high PCE in the resulting solar cell. Therefore, achieving a homogeneous perovskite layer with a uniform surface and high crystallinity is key to obtaining a high yield in solar cells.

Muchas estrategias han sido propuestas para la obtención de capas de perovskita desde disolución, por ejemplo: deposición en un sólo paso, mezcla de disolventes, deposición secuencial o deposición asistida líquido-vapor, con tratamientos adicionales tales como tratamientos térmicos o de disolvente y disolvente de goteo. Many strategies have been proposed for obtaining perovskite layers from dissolution, for example: one-step deposition, solvent mixing, sequential deposition or liquid-vapor assisted deposition, with additional treatments such as thermal or solvent treatments and solvent drip.

Uno de los métodos fisicos posibles para la deposición de materiales hibridos orgánicos-inorgánicos es la evaporación instantánea o evaporación flash. El objetivo de esta técnica es conseguir la evaporación o sublimación de la parte orgánica e inorgánica a la vez sin que se degrade ninguna de ellas. Por ejemplo, cuando la deposición se hace con técnicas de disolución, la diferente solubilidad de los componentes orgánicos e inorgánicos hace difícil encontrar un disolvente común. En el caso de las técnicas de evaporación, los distintos puntos de evaporación provocan la descomposición de la parte orgánica cuando se ha alcanzado la temperatura suficiente para conseguir la evaporación de la parte inorgánica. Una variante de la evaporación instantánea es la denominada "ablación térmica de una sola fuente~ o SSTA (del inglés "Single Source Thermal Ablationft cuando el material que esOne of the possible physical methods for the deposition of organic-inorganic hybrid materials is instant evaporation or flash evaporation. The objective of this technique is to achieve evaporation or sublimation of the organic and inorganic part at the same time without degrading any of them. For example, when deposition is done with dissolution techniques, the different solubility of organic and inorganic components makes it difficult to find a common solvent. In the case of evaporation techniques, the different evaporation points cause the decomposition of the organic part when sufficient temperature has been reached to achieve evaporation of the inorganic part. A variant of the instantaneous evaporation is the so-called "thermal ablation of a single source ~ or SSTA (from English" Single Source Thermal Ablationft when the material that is

) )

sometido a ablación o vaporización procede de una única fuenle. Según esta técnica, la perovskita o sus precursores se depositan primero sobre un material conductor, ya sea en forma sólida, o en forma líquida depositando gotas de una solución de la perovskita sobre un crisol melálico. Se puede partir de la perovskita ya formada, o bien de precursores de la misma (por ejemplo, haluro de plomo (PBb o PbCb) y yoduro de metilamonio CH3NH31). Dado que dicho crisol se somete a un calentamiento muy rápido, todo el material depositado subjected to ablation or vaporization comes from a single source. According to this technique, perovskite or its precursors are first deposited on a conductive material, either in solid form, or in liquid form by depositing drops of a solution of perovskite on a melalic crucible. It is possible to start from the perovskite already formed, or from precursors thereof (for example, lead halide (PBb or PbCb) and methylammonium iodide CH3NH31). Since said crucible is subjected to very rapid heating, all deposited material

sobre el crisol se evapora instantáneamente y se deposita sobre cualquier superficie fría de la cámara de vacío, y en consecuencia también sobre el sustrato, que habitualmente está colocado encima del crisol. Esta técnica permite que la parte orgánica de la perovskita se vaporice sin descomponerse. Además, lodo el proceso se Heva a cabo a vacío, de manera que se consigue una elevada pureza de la perovskita depositada sobre el sustrato objetivo. Un esquema general del procedimiento completo que incluye esta etapa puede observarse en la Fig. 1 adjunta. on the crucible it evaporates instantly and is deposited on any cold surface of the vacuum chamber, and consequently also on the substrate, which is usually placed on top of the crucible. This technique allows the organic part of the perovskite to vaporize without decomposing. In addition, the process is carried out in vacuo, so that a high purity of the perovskite deposited on the target substrate is achieved. A general outline of the complete procedure that includes this stage can be seen in the attached Fig. 1.

Segun observaron los inventores, para pequeñas cantidades de material depositadas sobre el crisol, este método de la técnica anterior conduce a películas bastante lisas y delgadas, en general con un espesor inferior a los 50 nm. Cuando se aplica una cantidad mayor de material al crisol, la película depositada sobre el sustrato resulta ser muy rugosa (rms superior a 100 nm) y no adecuada para su aplicación en células solares u otros dispositivos opto-electrónicos tipo sándwich (OLEDs). As the inventors observed, for small amounts of material deposited on the crucible, this prior art method leads to fairly smooth and thin films, generally with a thickness less than 50 nm. When a larger quantity of material is applied to the crucible, the film deposited on the substrate turns out to be very rough (rms greater than 100 nm) and not suitable for application in solar cells or other sandwich-type opto-electronic devices (OLEDs).

Los inventores de la presente invención han resuelto este problema al identificar que, cuando la película que va a ser sometida a vaporización tiene una rugosidad inferior a 2 Jlm, más preferiblemente inferior a 1 Jlm, y lo más preferiblemente inferior a 0,5 Jlm, es posible obtener capas de perovskita más gruesas que las de la técnica anterior (espesor superior a 50 nm y hasta 800 nm, más preferiblemente entre 150 y 500 nm) y excepcionalmente lisas (rugosidad < 40 nm y típicamente entre 10 y 20 nm). Este resultado fue bastante inesperado, ya que lo que seria de esperar es que los únicos parámetros que afectaran a las propiedades del film vaporizado fueran la cantidad de material y la velocidad de evaporación, pero no la forma en la que dicho material se encontraba presente en el crisol, y en concreto la homogeneidad de la capa de recubrimiento. Como se ha indicado, los inventores son de la opinión de que, cuando dicha capa tiene un espesor uniforme y una rugosidad baja, el calor de la hoja metálica se transfiere instantáneamente a todo el material, que se vaporiza en el mismo instante. El resultado es una capa homogénea y altamente cristalina de perovskita, lo que permite obtener dichas capas con un grosor superior a 150 nm y con una rugosidad (RMS) de unos 20 nm. The inventors of the present invention have solved this problem by identifying that, when the film to be subjected to vaporization has a roughness of less than 2 Jlm, more preferably less than 1 Jlm, and most preferably less than 0.5 Jlm, it is possible to obtain layers of perovskite thicker than those of the prior art (thickness greater than 50 nm and up to 800 nm, more preferably between 150 and 500 nm) and exceptionally smooth (roughness <40 nm and typically between 10 and 20 nm). This result was quite unexpected, since what would be expected is that the only parameters that affect the properties of the vaporized film were the amount of material and the evaporation rate, but not the way in which said material was present in the crucible, and in particular the homogeneity of the coating layer. As indicated, the inventors are of the opinion that, when said layer has a uniform thickness and a low roughness, the heat of the metal sheet is instantly transferred to all the material, which vaporizes at the same moment. The result is a homogeneous and highly crystalline perovskite layer, which allows these layers to be obtained with a thickness greater than 150 nm and with a roughness (RMS) of about 20 nm.

Por tanto, en un primer aspecto la invención se dirige a un método para formar una película de un material híbrido orgánico-inorgánico sobre la superficie de un sustrato (1) que comprende las siguientes etapas: Therefore, in a first aspect the invention is directed to a method for forming a film of an organic-inorganic hybrid material on the surface of a substrate (1) comprising the following steps:

a) colocar dicho sustrato (1) en una camara (2); a) placing said substrate (1) in a chamber (2);

b) depositar una cantidad seleccionada de una disolución de dicho material híbrido orgánico-inorgánico o de un precursor del mismo sobre una hoja metálica (4), que a continuación se seca formando una capa de recubrimiento sobre dicha hoja metálica (4); b) depositing a selected amount of a solution of said organic-inorganic hybrid material or a precursor thereof on a metal sheet (4), which is then dried forming a coating layer on said metal sheet (4);

e) introducir la hoja metálica (4) con la capa de recubrimiento de material híbrido orgánico-inorgánico o su precursor en la cámara (2), haciendo el vacío en la misma, y e) insert the metal sheet (4) with the organic-inorganic hybrid material coating layer or its precursor into the chamber (2), making the vacuum therein, and

d) hacer pasar a través de la hoja metálica (4) una corriente eléctrica de una intensidad suficiente para causar la vaporización total del material híbrido orgánico-inorgánico que recubre dicha hoja en un tiempo inferior a 5 segundos y preferiblemente inferior a 1 segundo y la subsiguiente deposición de una cantidad de material híbrido organico-inorgánico sobre una superficie del sustrato (1), d) passing through the metallic sheet (4) an electric current of sufficient intensity to cause the total vaporization of the organic-inorganic hybrid material covering said sheet in a time less than 5 seconds and preferably less than 1 second and the subsequent deposition of an amount of organic-inorganic hybrid material on a surface of the substrate (1),

en el que la capa de recubrimiento de material hibrido organico-inorganico o un precursor del mismo sobre la hoja (4) que es sometida a vaporización tiene una rugosidad inferior a 2 ¡..1m, preferiblemente inferior a 1 ¡..1m y aun mas preferiblemente inferior a 0,5 ¡.1m. wherein the coating layer of organic-inorganic hybrid material or a precursor thereof on the sheet (4) which is subjected to vaporization has a roughness of less than 2 ... 1m, preferably less than 1 ... 1m and even more preferably less than 0.5 .1m.

En un segundo aspecto, la invención se dirige a las películas de material híbrido organicoinorganico así obtenidas, así como a dispositivos opto-electrónicos que las comprenden. In a second aspect, the invention is directed to the films of organo-organic hybrid material thus obtained, as well as to opto-electronic devices comprising them.

Para llevar a cabo el recubrimiento del precursor de perovskita sobre la hoja metalica es posible utilizar diferentes técnicas, tales como el recubrimiento por menisco ("meniscus coating~) o la deposición en vacío secuencial en dos etapas, entre otras. El primer caso se ejemplifica en los Ejemplos descritos mas adelante en la presente memoria descriptiva. En el segundo caso, el recubrimiento se lleva a cabo colocando, en una primera etapa, varias gotas de solución de precursor de perovskita sobre una primera hoja metalica, para a continuación realizar en una segunda etapa la evaporación instantanea sobre una segunda hoja metálica. Si bien los inventores prefieren la primera de ambas técnicas (el recubrimiento por menisco) por razones prácticas, sin embargo lo importante es que la técnica utilizada sea capaz de proporcionar capas delgadas con una elevada homogeneidad, que en la presente memoria se determina por una rugosidad inferior a 2 f.1m, To carry out the coating of the perovskite precursor on the metal sheet it is possible to use different techniques, such as the meniscus coating ("meniscus coating ~) or the sequential vacuum deposition in two stages, among others. The first case is exemplified in the Examples described later in the present specification In the second case, the coating is carried out by placing, in a first stage, several drops of perovskite precursor solution on a first metal sheet, to then be carried out in a second stage the instant evaporation on a second metal sheet, although the inventors prefer the first of both techniques (the meniscus coating) for practical reasons, however the important thing is that the technique used is capable of providing thin layers with high homogeneity , which is determined herein by a roughness of less than 2 f.1m,

mas preferiblemente inferior a 1 f.1m, y lo mas preferiblemente inferior a 0,5 f.1m. Por ello, los inventores consideran que serían igualmente aplicables otras técnicas de recubrimiento tales como spin-coating u otras técnicas de impresión, en tanto que se pueda conseguir con ellos capas de recubrimiento de la rugosidad y homogeneidad deseadas. more preferably less than 1 f.1m, and most preferably less than 0.5 f.1m. Therefore, the inventors consider that other coating techniques such as spin-coating or other printing techniques would be equally applicable, as long as coating layers of the desired roughness and homogeneity can be achieved with them.

En lo que se refiere al sustrato donde se deposita la capa de perovskita después de que dicha perovskita o su precursor hayan sido sometidos a evaporación instantánea o SSTA, en general dicho sustrato se trata de un sustrato conduelor, y preferiblemente un sustrato conductor semitransparente, que puede haber sido recubierto previamente con otros materiales semiconductores, ya sean orgánicos o inorgánicos, y que está destinado a ser utilizado como un electrodo de un dispositivo opto-electrónico. As regards the substrate where the perovskite layer is deposited after said perovskite or its precursor has been subjected to instantaneous evaporation or SSTA, in general said substrate is a conduelor substrate, and preferably a semi-transparent conductive substrate, which It may have been previously coated with other semiconductor materials, whether organic or inorganic, and that is intended to be used as an electrode of an opto-electronic device.

El material depositado de acuerdo con el método de la invención ha sido caracterizado utilizando tanto métodos ópticos como morfológicos, revelando un elevado grado de homogeneidad así como una baja rugosidad. Las propiedades fotovoltaicas de la capa delgada de eH3NH3Pbb han sido evaluadas en células solares de tipo heterounión plana empleando capas orgánicas transportadoras de carga, obteniéndose eficiencias por encima del 12%. The material deposited according to the method of the invention has been characterized using both optical and morphological methods, revealing a high degree of homogeneity as well as a low roughness. The photovoltaic properties of the thin layer of eH3NH3Pbb have been evaluated in flat heterojunction solar cells using organic charge-carrying layers, obtaining efficiencies above 12%.

Ejemplos experimentales Experimental examples

Ejemplo 1 Example 1

Preparación una capa de perovskila de melilamonio de ioduro de plomo (CH,NH,Pbl,). Prepare a layer of lead iodide melylammonium perovskila (CH, NH, Pbl,).

La sal de amonio empleada fue el yoduro de metilamonio o MAl (de su nombre en inglés, ~MethylAmmonium lodide") que se sintetizó de acuerdo con el método ya publicado en L. Elgar, P. Gao, Z. Xue, a. Peng, A. K. Chandiran, B. Líu, M. K. Nazeeruddin and M. Gratzel, Journal 01 Ihe American Chemical Sociely, 2012, 134, 17396-17399. Después la sal de amonio se secó a 600 e en vacío durante 24h. Entonces se preparó una disolución al 50% en peso de precursor de perovskita disolviendo Pbb (Sigma Aldrich) y MAl en DMF, con una relación molar Pbb:MAI de 1 :3. La disolución se depositó posteriormente sobre una hoja metálica, que en el presente ejemplo fue una hoja de tántalo de 70x15xO,05 mm, mediante la técnica de ~meniscus coating" (Fig. 2(a». la capa de recubrimiento se creó poniendo 80 I,d de la disolución precursora bajo una lámina metálica de 1,2 mm de grosor y se extendió sobre la hoja de tántalo a una velocidad de 80 mm/s. Durante la deposición, la hoja metálica se calentó a una temperatura de 800 e y una vez se formó la capa de perovskita (cuando pasa de color amarillo a color marrón oscuro, Fig. 2(b» , se calentó a una temperatura de 125°e durante 5 minutos para eliminar el exceso de disolvente. El resultado fue una capa de perovskita de yoduro de metilamonio con una homogeneidad muy elevada, que se manifiesta por una rugosidad de 20 nm. A continuación, la hoja de tántalo se transfirió a la cámara de alto vacio y se sujetó entre dos electrodos conectados a una fuente de alta tensión (Fig. 2(c». Por otro lado, los sustratos sobre los que se va a depositar el material se colocaron en un portamuestras que se encontraba a una distancia vertical de 10 cm sobre la fuente de evaporación. Después de establecer un vacio estacionario de 0.1 m bar, se hizo pasar una corriente elevada (aproximadamente 30A) a través de la hoja de tántalo, causando la completa evaporación del CH3NH3Pbl3 en aproximadamente 5 segundos, aunque normalmente ocurría en 1 segundo o menos. El espesor de la capa resultante se controló por la cantidad de perovskita depositada sobre la hoja de metal. En la Fig 3(a) se muestra la difracción de rayos X (GIXRD) de una muestra de 200 nm depositada mediante evaporación. El espectro sugiere un alto grado de cristalinidad, con los picos a 14,1°, 28,4° Y 31 ,8°m confinnando la formación de la estructura tetragonal de la perovskita MAPbh. La topografía de la superficie de la capa también se investigó mediante microscopia de fuerza atómica (AFM, Fig. 3(b». La capa muestra una agregación homogénea y relativamente plana, con una rugosidad (RMS) media, calculada sobre un área de 251Jm2, de 17,6 nm. The ammonium salt used was methylammonium iodide or MAl (its English name, ~ Methyl Ammonium lodide ") which was synthesized according to the method already published in L. Elgar, P. Gao, Z. Xue, a. Peng , AK Chandiran, B. Líu, MK Nazeeruddin and M. Gratzel, Journal 01 Ihe American Chemical Sociely, 2012, 134, 17396-17399. Then the ammonium salt was dried at 600 e in vacuo for 24 hours, then a solution was prepared 50% by weight of perovskite precursor dissolving Pbb (Sigma Aldrich) and MAl in DMF, with a Pbb: MAI molar ratio of 1: 3. The solution was subsequently deposited on a metal sheet, which in the present example was a sheet of 70x15xO, 05 mm tantalum, using the ~ meniscus coating technique "(Fig. 2 (a». The coating layer was created by placing 80 I, d of the precursor solution under a 1.2 mm thick metal sheet and spread over the tantalum sheet at a speed of 80 mm / s. During deposition, the metal sheet was heated to a temperature of 800 e and once the perovskite layer was formed (when it turns yellow to dark brown, Fig. 2 (b », it was heated at a temperature of 125 ° e for 5 minutes to remove excess solvent The result was a layer of perovskite of methylammonium iodide with a very high homogeneity, which is manifested by a roughness of 20 nm. Next, the tantalum sheet was transferred to the high vacuum chamber and held between two electrodes connected to a high voltage source (Fig. 2 (c.). On the other hand, the substrates on which the material was placed in a sample holder that was at a vertical distance of 10 cm above the evaporation source After establishing a stationary vacuum of 0.1 m bar, a high current (approximately 30A) was passed through the tantalum sheet , causing the complete evaporation of CH3NH3Pbl3 in approximately 5 seconds, although it normally occurred in 1 second or less.The thickness of the resulting layer was controlled by the amount of perovskite deposited on the metal sheet.In Fig 3 (a) it is shown X-ray diffraction (GIXRD) of a 200 nm sample deposited by evaporation.The spectrum suggests a high degree of crystallinity, with peaks at 14.1 °, 28.4 ° and 31.8 ° m confining the formation of the structure tetragonal crest of the perovskite MAPbh. The topography of the surface of the layer was also investigated by atomic force microscopy (AFM, Fig. 3 (b). The layer shows a homogeneous and relatively flat aggregation, with an average roughness (RMS), calculated over an area of 251Jm2 , of 17.6 nm.

Ejemplo 2 Example 2

Preparación de células solares que integran una capa de perovskita fabricada según el Ejemplo 1. Preparation of solar cells that integrate a perovskite layer manufactured according to Example 1.

Se prepararon células solares de una sola unión integrando una capa de perovskita fabricada según el Ejemplo 1 en una estructura multicapa de semiconductores orgánicos transportadores de carga. Para ello se utilizó un cristal recubierto de óxido de indio y estaño (ITO) como electrodo transparente en la parte inferior del dispositivo. Se depositaron unos 80 nm de poli(3,4-etilendioxitiofeno) dopado con poli(estirensulfonato) (PEDOT:PSS, Heraeus Clevios™ P VP Al 4083) sobre el ITO utilizando la técnica de spin-coating, y se utilizó como capa inyectora de huecos (HIL, del inglés uhole injedion layer"). Después de calentar a 150°C durante 15 minutos, se depositó por spin-coating una capa de 20 nm de poli(N, N'-bis (4-butilfenil)-N,N'-bis (fenil) benzidina) (poliTPD, HTL, 1% en peso en clorobenceno) sobre la capa de PEDOT:PSS y luego se calentó a 180°C durante 30 s. El sustrato con las dos capas ya depositadas se transfirió a la cámara de alto vacio y finalmente se depositó mediante SSTA una capa de 200 nm de perovskita MAPbl3 sobre el sustrato donde previamente se había colocado el PEDOT y poliTPD. El dispositivo se completó depositando por spin-coating 80 nm de éster metílico del ácido (6,6)-fenil CS1 butírico (PCBM) y depositando en aho vacío la bi-capa que va a actuar como cátodo, compuesta de Ba y Ag (10 Y 100 nm respectivamente). La caracterización del dispositivo se realizó en una caja de nitrógeno, utilizando un mini simulador solar calibrado mediante una muestra de referencia de silicio. En la Fig. 4(a) se muestra el EQE del dispositivo así como el espectro de UV-visible de la capa de perovskita. La absorción óptica muestra el típico Single-junction solar cells were prepared by integrating a layer of perovskite manufactured according to Example 1 into a multilayer structure of organic semiconductor charge carriers. For this, a crystal coated with indium tin oxide (ITO) was used as a transparent electrode in the lower part of the device. About 80 nm of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) doped with poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS, Heraeus Clevios ™ P VP Al 4083) were deposited on the ITO using the spin-coating technique, and used as an injection layer of holes (HIL). After heating at 150 ° C for 15 minutes, a 20 nm layer of poly (N, N'-bis (4-butylphenyl) - was deposited by spin-coating. N, N'-bis (phenyl) benzidine) (polyTPD, HTL, 1% by weight in chlorobenzene) on the PEDOT layer: PSS and then heated at 180 ° C for 30 sec. The substrate with the two layers already deposited a 200 nm layer of perovskite MAPbl3 was deposited onto the substrate where SSD and polyTPD had previously been placed via SSTA and the device was completed by depositing 80 nm of methyl ester of the spin-coating. (6,6) -phenyl CS1 butyric acid (PCBM) and depositing the bi-layer that will act as a cathode, composed of B, empty a and Ag (10 and 100 nm respectively). The characterization of the device was carried out in a nitrogen box, using a mini solar simulator calibrated by means of a silicon reference sample. Fig. 4 (a) shows the EQE of the device as well as the UV-visible spectrum of the perovskite layer. Optical absorption shows the typical

perfil de la perovskita de MAPbb, con una amplia absorción a través de todo el espectro del MAPbb perovskite profile, with wide absorption across the entire spectrum of the

visible hasta los 800 nm, correspondiente al ancho de banda óptico de 1.55 eV. El EQE visible up to 800 nm, corresponding to the 1.55 eV optical bandwidth. The EQE

aumenta en la misma longitud de onda, alcanzando el máximo valor en 73% en el verde increases in the same wavelength, reaching the maximum value in 73% in the green

(570 nm) y en el azul (420-450 nm), como se puede observar en el espectro. la curva de (570 nm) and in blue (420-450 nm), as can be seen in the spectrum. the curve of

5 densidad de corriente-voltaje (J-V) característica de las células solares se muestra en la Fig. 5 current-voltage density (J-V) characteristic of solar cells is shown in Fig.

4(b). El dispositivo muestra sólo una pequeña histéresis dependiendo en la dirección en la 4 (b). The device shows only a small hysteresis depending on the direction in the

cual se aplica el voltaje, al contrario de lo que se observa en los dispositivos basados en which voltage is applied, contrary to what is observed in devices based on

deposición mediante disolución. La densidad de corriente de circuito cerrado (JSC), el deposition by dissolution. The closed circuit current density (JSC), the

voltaje de circuito abierto (VOC) yel factor de relleno (FF) para un dispositivo tlpico son 18.0 10 mAlcm2, 1.07 V Y 68 %, respectivamente, alcanzando una eficiencia de conversión energética del 12,2 %. Open circuit voltage (VOC) and fill factor (FF) for a typical device are 18.0 10 mAlcm2, 1.07 V and 68%, respectively, reaching an energy conversion efficiency of 12.2%.

En consecuencia, los ensayos anteriores demuestran que, controlando la rugosidad de la capa de perovskita o de un precursor de la misma que va a ser sometida a evaporación instantánea para que esté dentro de un intervalo determinado tal como se ha definido con 15 anterioridad en la presente memoria descriptiva, el recubrimiento resultante es una capa altamente homogénea y cristalina de perovskita con un espesor muy uniforme, lo que permite obtener dichas capas con grosores superiores a 50 nm y hasta 800 nm, preferiblemente entre 150 y 500 nm, y rugosidades (RMS) inferiores a 40 nm pero que típicamente se encuentran entre 10 y 20 nm Estas capas han sido ensayadas en Consequently, the previous tests demonstrate that, by controlling the roughness of the perovskite layer or a precursor thereof that it will be subjected to instantaneous evaporation so that it is within a certain range as defined previously in the In the present specification, the resulting coating is a highly homogeneous and crystalline layer of perovskite with a very uniform thickness, which allows obtaining such layers with thicknesses greater than 50 nm and up to 800 nm, preferably between 150 and 500 nm, and roughnesses (RMS ) below 40 nm but typically between 10 and 20 nm These layers have been tested in

20 dispositivos fotovoltaicos planos, mostrando una elevada eficiencia energética. 20 flat photovoltaic devices, showing high energy efficiency.

Claims (16)

REIVINDICACIONES 1. Un método para formar una película de un material híbrido organico-inorgánico con estructura de tipo perovskita sobre la superficie de un sustrato (1) que comprende las siguientes etapas: 1. A method for forming a film of an organic-inorganic hybrid material with a perovskite type structure on the surface of a substrate (1) comprising the following steps: a) colocar dicho suslralo (1) en una cámara (2); a) placing said whisper (1) in a chamber (2); b} depositar una cantidad seleccionada de una disolución de dicho material híbrido orgánico-inorgánico con estructura de tipo perovskita o de un precursor del mismo sobre una hoja metálica (4), que a continuación se seca formando una capa de recubrimiento sobre la hoja metálica (4); b} depositing a selected amount of a solution of said organic-inorganic hybrid material with a perovskite structure or a precursor thereof on a metal sheet (4), which is then dried forming a coating layer on the metal sheet ( 4); e) introducir la hoja metálica (4) con la capa de recubrimiento de material hlbrido orgánico-inorgánico con estructura de tipo perovskita o su precursor en la cámara (2), haciendo el vacio en la misma, y e) insert the metal sheet (4) with the organic-inorganic hybrid material coating layer with perovskite type structure or its precursor into the chamber (2), making the vacuum therein, and d) hacer pasar a través de la hoja metálica (4) una corriente eléctrica de una intensidad suficiente para causar la vaporización total del material híbrido orgánico-inorgánico con estructura de tipo perovskita que recubre dicha hoja en un tiempo inferior a 5 segundos y la subsiguiente deposición de una cantidad de material híbrido orgánico-inorgánico con estructura de tipo perovskita sobre una superficie del sustrato (1 ), d) passing through the metallic sheet (4) an electric current of sufficient intensity to cause the total vaporization of the organic-inorganic hybrid material with a perovskite-like structure that covers said sheet in a time of less than 5 seconds and the subsequent deposition of an amount of organic-inorganic hybrid material with perovskite type structure on a substrate surface (1), caracterizado porque la capa de recubrimiento de material híbrido orgánicocharacterized in that the coating layer of organic hybrid material inorgánico con estructura de tipo perovskita o un precursor del mismo depositada inorganic with perovskite type structure or a precursor of the same deposited sobre la hoja (4) que es sometida a vaporización tiene una rugosidad inferior a 2 ¡.1m . on the sheet (4) that is subjected to vaporization has a roughness of less than 2¡1m.
2. 2.
El método de la reivindicación 1, en el que la rugosidad de la capa de recubrimiento de material híbrido orgánico-inorgánico con estructura de tipo perovskita o un precursor del mismo depositada sobre la hoja (4) es inferior a 1 ¡.1m. The method of claim 1, wherein the roughness of the organic-inorganic hybrid material coating layer with perovskite type structure or a precursor thereof deposited on the sheet (4) is less than 1 .1m.
3. 3.
El método de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la rugosidad de la capa de recubrimiento de material híbrido orgánico-inorgánico con estructura de tipo perovskita o un precursor del mismo depositada sobre la hoja (4) es inferior a 0,5 ¡.1m. The method of claims 1 or 2, wherein the roughness of the organic-inorganic hybrid material coating layer with perovskite type structure or a precursor thereof deposited on the sheet (4) is less than 0.5. 1m
4. Four.
El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el material híbrido orgánico-inorgánico con estructura de tipo perovskita es un compuesto bi o tridimensional con estructura perovskita de acuerdo con una cualquiera de las siguientes fórmulas generales: The method of any one of the preceding claims wherein the organic-inorganic hybrid material with perovskite structure is a bi-dimensional compound with perovskite structure according to any one of the following general formulas:
AA'MX, AMX, AA'NW<. AA'MX, AMX, AA'NW <. BMX, BMX, donde A Y A' son cationes orgánicos monovalentes que se seleccionan independientemente de compuestos orgánicos de amonio primario, secundario, terciario o cuaternario, incluyendo sistemas de anillos y heteroanillos que contienen N, teniendo A y A' de manera independiente de 1 a 60 átomos de carbono y de 1 a 20 heteraatomos; where AYA 'are monovalent organic cations that are independently selected from primary, secondary, tertiary or quaternary ammonium organic compounds, including ring systems and N-containing hetero rings, having A and A' independently from 1 to 60 carbon atoms and from 1 to 20 heteroatoms; B es un catión orgánico divalenle seleccionado de compuestos orgánicos de amonio primario, secundario, terciario o cuaternario, que tienen de 1 a 60 átomos de carbono y de 2 a 20 heteroátomos, y tienen dos átomos de nitrógeno cargados positivamente; B is a divalenle organic cation selected from organic compounds of primary, secondary, tertiary or quaternary ammonium, having 1 to 60 carbon atoms and 2 to 20 heteroatoms, and having two positively charged nitrogen atoms; M es un metal divalente seleccionado del grupo que consiste en Cu2 +, Ni2 +, Co2 +, Fe2+, Mn2+ , cr+, Pd2+, Cd2+, Ge2+, 8n2+, Pb2+, Eu2+, e Yb2+; M is a divalent metal selected from the group consisting of Cu2 +, Ni2 +, Co2 +, Fe2 +, Mn2 +, cr +, Pd2 +, Cd2 +, Ge2 +, 8n2 +, Pb2 +, Eu2 +, and Yb2 +; N se selecciona del grupo de Bi3 + y Sb3 +, y N is selected from the group of Bi3 + and Sb3 +, and los tres o cuatro X se seleccionan de manera independiente de cr, B(, r, NCS-, CNy NCO·. the three or four Xs are independently selected from cr, B (, r, NCS-, CN and NCO ·.
5. 5.
El método de la reivindicación 4, en el que el material hibrido organico-inorganico es un compuesto tridimensional con estructura perovskita de fórmula general AMXa, donde A es el ión metilamonio (CH3NH;) o el ión formamidinio (HC(NH,);), M es Pb2+ o 8n2+ y X es cr, Br-o r. The method of claim 4, wherein the organic-inorganic hybrid material is a three-dimensional compound with perovskite structure of the general formula AMXa, wherein A is the methylammonium ion (CH3NH;) or the formamidinium ion (HC (NH,);) , M is Pb2 + or 8n2 + and X is cr, Br-o r.
6. 6.
El método de la reivindicación 5, en el que el material híbrido organico-inorgánico es el metilamonio de ioduro de plomo (CH3NH3Pbb) con estructura perovskita tridimensional. The method of claim 5, wherein the organic-inorganic hybrid material is lead iodide methylammonium (CH3NH3Pbb) with three-dimensional perovskite structure.
7. 7.
El método de la reivindicación 6, en el que el precursor del material híbrido orgánicoinorgánico es una disolución de Pbb y yoduro de metilamonio en una relación molar The method of claim 6, wherein the precursor of the inorganic organic hybrid material is a solution of Pbb and methylammonium iodide in a molar ratio.
1:3 en DMF. 1: 3 in DMF.
8. 8.
El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la deposición del material híbrido orgánico-inorgánico o de un precursor del mismo sobre la hoja metálica (4) se realiza mediante una técnica seleccionada del grupo que consiste en recubrimiento por menisco, deposición en vacío secuencial en dos etapas, deposición asistida líquido-vapor, o spín-coating. The method of any one of the preceding claims wherein the deposition of the organic-inorganic hybrid material or a precursor thereof on the metal sheet (4) is performed by a technique selected from the group consisting of meniscus coating, deposition in two-stage sequential vacuum, liquid-vapor assisted deposition, or spin-coating.
9. 9.
El método de la reivindicación 8, en el que la deposición del malerial híbrido orgánico-inorgánico o de un precursor del mismo sobre la hoja metálica (4) se realiza mediante la técnica de recubrimiento por menisco a una velocidad de 80 mm/s. The method of claim 8, wherein the deposition of the organic-inorganic hybrid material or a precursor thereof on the metal sheet (4) is performed by the meniscus coating technique at a speed of 80 mm / s.
10. 10.
El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la hoja metálica (4) es una hoja de metal con alta resistencia térmica tal como tántalo o molibdeno. The method of any one of the preceding claims wherein the metal sheet (4) is a metal sheet with high thermal resistance such as tantalum or molybdenum.
11. eleven.
El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la corriente eléctrica que se hace pasar a través de la hoja metálica (4) tiene una intensidad de 30A. The method of any one of the preceding claims wherein the electric current that is passed through the metal sheet (4) has an intensity of 30A.
12. 12.
El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que es un método continuo. The method of any one of the preceding claims which is a continuous method.
13. 13.
Película de material híbrido orgánico-inorgánico obtenida según el método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-12 anteriores, que tiene un grosor de entre 150 y 500 nm y una rugosidad RMS inferior a 40 nm. A film of organic-inorganic hybrid material obtained according to the method of any one of the preceding claims 1-12, having a thickness between 150 and 500 nm and an RMS roughness of less than 40 nm.
14. 14.
Dispositivo opto-electrónico que comprende al menos una película de material híbrido orgánico-inorgánico de acuerdo con la reivindicación 13. Opto-electronic device comprising at least one film of organic-inorganic hybrid material according to claim 13.
15. fifteen.
Dispositivo opto-electrónico de acuerdo con la reivindicación 14 que es una célula solar de una sola unión. Opto-electronic device according to claim 14 which is a single junction solar cell.
16. 16.
Dispositivo opto-electrónico de acuerdo con la reivindicación 15 que es una célula solar de una sola unión que comprende además un electrodo de óxido de indio y estaño (ITO) recubierto con PEDOT:PSS como capa inyectora de huecos. Opto-electronic device according to claim 15 which is a single junction solar cell further comprising an indium tin oxide (ITO) electrode coated with PEDOT: PSS as a hollow injection layer.
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