ES2919355T3 - Métodos para producir materiales absorbentes de luz con estructura de perovskita y polihaluros líquidos de composición variable para su implementación - Google Patents
Métodos para producir materiales absorbentes de luz con estructura de perovskita y polihaluros líquidos de composición variable para su implementación Download PDFInfo
- Publication number
- ES2919355T3 ES2919355T3 ES17854217T ES17854217T ES2919355T3 ES 2919355 T3 ES2919355 T3 ES 2919355T3 ES 17854217 T ES17854217 T ES 17854217T ES 17854217 T ES17854217 T ES 17854217T ES 2919355 T3 ES2919355 T3 ES 2919355T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- component
- mixture
- composition
- mixing
- chosen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 43
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 7
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 2
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 claims description 2
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 claims 1
- PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N Formamidine Chemical compound NC=N PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O Methylammonium ion Chemical compound [NH3+]C BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O 0.000 abstract description 3
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-O guanidinium Chemical compound NC(N)=[NH2+] ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-O 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- LLWRXQXPJMPHLR-UHFFFAOYSA-N methylazanium;iodide Chemical compound [I-].[NH3+]C LLWRXQXPJMPHLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 7
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 5
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- QHJPGANWSLEMTI-UHFFFAOYSA-N aminomethylideneazanium;iodide Chemical compound I.NC=N QHJPGANWSLEMTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 4
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000043 hydrogen iodide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- XPOLVIIHTDKJRY-UHFFFAOYSA-N acetic acid;methanimidamide Chemical compound NC=N.CC(O)=O XPOLVIIHTDKJRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- ISWNAMNOYHCTSB-UHFFFAOYSA-N methanamine;hydrobromide Chemical compound [Br-].[NH3+]C ISWNAMNOYHCTSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
- C07F7/24—Lead compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/32—Radiation-absorbing paints
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/30—Coordination compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2059—Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
La invención se refiere a los materiales de absorción de luz orgánica inorgánica con estructura de perovskita, que se usa en la producción de células solares de perovskita. El objetivo de la invención es proporcionar la posibilidad de obtener perovskita utilizando precursores que están en estado líquido sin el uso de sustancias y reactivos adicionales. The concept of the invention is based on the fact that a light-absorbing material with perovskite structure with general formula ADB3, where A stands for methylammonium MA+ (CH3NH3 +), formamidinium, FA+ ((NH2)2CH+), guanidinium Gua (C(Nh2) 3 +), cesio CS + o una mezcla de la misma, B significa CL-, Br-, I- o una mezcla de la misma, mientras que el componente D representa Sn, Pb, BI o una mezcla de la misma, se obtiene composición AB. -nb2 y un componente que contiene D, donde el componente que contiene D se elige de elemental Sn, Pb, BI y/o sus sales, mezclas, aleaciones, mientras que la composición AB-NB2 se deposita en el componente D seguido de la posterior eliminación de la posterior de la Los componentes excesivos, N es mayor o igual a uno, el componente B2 representa CL2, BR2, I2 o una mezcla de la misma. 3 C, 7 C. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Métodos para producir materiales absorbentes de luz con estructura de perovskita y polihaluros líquidos de composición variable para su implementación
Campo de la invención
La invención se refiere a sustancias orgánicas-inorgánicas con composición variable, que sirven como reactivo inicial para obtener perovskitas orgánicas-inorgánicas, así como a los métodos para obtener materiales absorbentes de luz orgánicos-inorgánicos con estructura de perovskita, que se usan en la producción de células solares de perovskita.
Estado de la técnica
A partir del estado de la técnica se conocen métodos de obtención de materiales absorbentes de luz orgánicosinorgánicos con estructura de perovskita, así como composiciones usadas para la producción de materiales absorbentes de luz orgánicos-inorgánicos con estructura de perovskita.
Por ejemplo, los métodos de síntesis de precursores de perovskitas orgánicas-inorgánicas de materiales fotoactivos conocidos en el estado de la técnica, por ejemplo, precursores de MAI (yoduro de metilamonio) y de FAI (yoduro de formamidinio):
El trabajo publicado de Qiu, Jianhang; Qiu, Yongcai; Yan, Keyou; Zhong, Min; Mu, Cheng; Yan, He; Yang, Shihe (2013), “All-solid-state hybrid solar cells based on a new organometal halide perovskite sensitizer and onedimensional TiO2 nanowire arrays”, Nanoscale, 5 (8): 3245-3248 da a conocer el método de síntesis de precursores de MAI mezclando metilamina y yoduro de hidrógeno (disolución acuosa al 57%) en cantidades equimolares y agitando a 0°C durante 120 minutos, con la posterior cristalización basada en evaporador rotativo a la temperatura de 60°C;
En el informe (Hu, M.; Liu, L.; Mei, A.; Yang, Y.; Liu, T.; Han, H. Efficient Hole-Conductor-Free, Fully Printable Mesoscopic Perovskite Solar Cells with a Broad Light Harvester NH2(CH)NH2Pbl3. J. Mater. Chem. A 2014, 2 (40), 17115-17121), se da a conocer el método de síntesis de precursores de FAI mezclando acetato de formamidinio y yoduro de hidrógeno (disolución acuosa al 57%) y agitando a 50°C durante 30 minutos, con la posterior cristalización basada en evaporador rotativo.
La desventaja de los precursores anteriormente mencionados es que requieren el uso de un disolvente y condiciones de reacción especiales para garantizar el avance de la reacción para obtener perovskita orgánicainorgánica ya que son materiales en estado sólido y, por tanto, complican el procedimiento tecnológico, aumentan los riesgos de producción y medioambientales y tienen un impacto negativo sobre la salud de los operarios, implicados en el procedimiento de producción de perovskita orgánica-inorgánica.
Además, a partir del estado de la técnica se conocen métodos de síntesis de poliyoduros líquidos a temperatura ambiente:
En el informe de Stegemann, H.; Rohde, A.; Reiche, A.; Schnittke, A.; Füllbier, H. Room Temperature Molten Polyiodides. Electrochim. Acta 1992, 37 (3), 379-383 se da a conocer el método de síntesis de poliyoduros CH3(CH3CH2)3 I5 mediante la preparación de CH3(CH3CH2)3I a partir de trietilamina y yoduro de metilamonio en isopropanol y el posterior mezclado de CH3(CH3CH2)3 I con yodo, así como métodos similares para la síntesis de los poliyoduros (Oc)4 I5 , (Oc)4I7 y (Oc)4 I9.
La desventaja de los poliyoduros anteriormente mencionados es el uso de cationes que no son adecuados para obtener material absorbente de luz para células solares de perovskita.
Los métodos de obtención de las perovskitas CH3NH3PW3 y CH3NH3PbBr3 , que se conocen a partir del estado de la técnica, son los más parecidos a la solución técnica reivindicada.
La patente CN104250723 A, 09/09/2014, Zhi Zheng, Cheng Camry, Lei Yan, Jia Huimin, Ho Wei Wei, He Yingying “Chemical method for in-situ large-area controlled synthesis of perovskite type CH3NH3PW3 membrane material based on lead simple-sustance membrane” da a conocer un método de síntesis de perovskita CH3NH3PW3 por medio de inmersión del plomo metálico en la disolución de yodo y yoduro de metilamonio en disolvente orgánico, por ejemplo, etanol.
La patente CN105369232 A, 16/02/2015, Zhi Zheng, He Yingying, Lei Yan, Cheng Camry, Jia Huimin, Ho Wei Wei, “Lead-based perovskite-type composite elemental thin-film in-situ wide area control CH3NH3PbBr3 film material chemical method” describe un método de síntesis de perovskita CH3NH3PbBr3 mediante la inmersión del plomo metálico en la disolución de bromuro de metilamonio en disolvente orgánico, por ejemplo, isopropanol.
La desventaja de los métodos anteriormente mencionados es el uso obligatorio de disolvente, que complica el procedimiento de formación de perovskita orgánica-inorgánica y conduce a riesgos relacionados con la producción, medioambientales y para la salud. Por tanto, se justifican los compuestos orgánicos-inorgánicos con composición variable que sirven como reactivo de partida líquido a temperatura ambiente para obtener perovskitas orgánicas-inorgánicas, así como los métodos de obtención de materiales absorbentes de luz orgánicos-inorgánicos con estructura de perovskita, que se usan en la producción de células solares de perovskita.
El objetivo de la solución técnica reivindicada es el desarrollo de un método sencillo, rápido y con pocos residuos para obtener materiales absorbentes de luz orgánicos-inorgánicos con estructura de perovskita de un modo sin disolventes, así como la síntesis de una composición que va a usarse para la implementación de los métodos anteriormente mencionados, lo que permite obtener materiales adecuados para el uso en células solares.
El resultado técnico que va a lograrse como resultado de la aplicación de la invención reivindicada es la simplificación y aceleración de la obtención de materiales absorbentes de luz orgánicos-inorgánicos con estructura de perovskita, incluyendo perovskitas orgánicas-inorgánicas y compuestos similares a perovskita que contienen Pb, Sn, Bi, de un modo sin disolventes, particularmente, a temperatura ambiente, con capacidad de uso de los materiales obtenidos en células solares.
El resultado técnico en la realización del método se logra por el hecho de que puede obtenerse un material con estructura de perovskita mezclando dos reactivos.
La realización del método permite el logro del resultado técnico, debido al hecho de que puede obtenerse el material con estructura de perovskita mezclando dos reactivos, AB-nB2 y D, con la posterior eliminación de los reactivos en exceso, en el que el primer reactivo es una composición variable AB-nB2 , en la que n>1, A representa metilamonio MA+ (CH3NH3+), formamidinio FA+ ((NH2)2CH+), guanidinio Gua (C(NH2)3+), cesio Cs+ o una mezcla de los mismos, B representa Cl- , Br, I- o una mezcla de los mismos, mientras que Cl2 , Br2 , I2 o una mezcla de los mismos pueden usarse como componente B2 , al tiempo que el segundo reactivo D se elige de Sn, Pb, Bi elementales y/o sus sales, mezclas, aleaciones.
Los métodos para combinar los componentes AB-nB2 y D pueden ser diferentes: recubrimiento por inmersión -goteo de una sustancia sobre otra o inmersión de la sustancia D en la composición AB-nB2 , recubrimiento por pulverización - pulverización de una sustancia sobre otra, recubrimiento por centrifugación - aplicación de una sustancia en estado líquido sobre un sustrato rotatorio con otra sustancia, cuchilla rascadora - aplicación de una sustancia sobre otra por medio de una cuchilla de dosificación, de rodillo a rodillo - tecnología de rodillo a rodillo de aplicación de sustancias, serigrafía - impresión por serigrafía de la sustancia AB-nB2 sobre la superficie de la sustancia D.
El exceso del componente B (Cl- , Br, I-) puede retirarse mediante uno de los siguientes métodos:
lavado en un disolvente, goteo del disolvente sobre la superficie, cocción a temperatura elevada, evaporación a presión reducida, uso de una sustancia que absorbe el componente B2.
El resultado técnico en el caso de usar la composición y el método para su preparación se logra mezclando los dos componentes sólidos AB y B2 en forma de polvos para obtener una composición líquida AB-nB2 de composición variable con diversas razones molares de los componentes AB y B2 , en la que n>1, A representa metilamonio MA+ (CH3NH3+), formamidinio FA+ ((NH2)2CH+), guanidinio Gua (C(NH2)3+), cesio Cs+ o una mezcla de los mismos, B representa Cl- , Br, I- o una mezcla de los mismos, mientras que B2 representa CÍ2 , Br2 , I2 o una mezcla de los mismos.
La principal característica de una nueva composición para la preparación de materiales absorbentes de luz con estructura de perovskita que puede usarse para la implementación del procedimiento según la invención es su producción rápida y sencilla sin el uso de ningún disolvente según la siguiente reacción: AB-nB2 + D = ADB3 + (n-1)B2.
Un enfoque más general para producir un material absorbente de luz con estructura de perovskita y fórmula química ADB3 (en la que A se elige de los cationes CH3NH3+, (NH2)2CH+, C(NH2)3+, Cs+ y las mezclas de los mismos, B se elige de los aniones Cl- , Br, I- o mezclas de los mismos y D se elige de los elementos Sn, Pb, Bi o mezclas de los mismos) es mezclar la composición AB-nB2 y el reactivo que contiene D, en el que el componente que contiene D se elige de Sn, Pb, Bi elementales y/o sus sales, mezclas, aleaciones, B2 se elige de Cíz, Br2 , I2 y mezclas de los mismos, para el cual, el reactante con la composición AB-nB2 (n>1) se pone en contacto con el componente D y se retira el exceso de esta composición.
Además, el mezclado de la composición AB-nB2 con el reactivo que contiene D se realiza por medio de disolución de D en la mezcla que contiene los componentes AB y B2 con el consiguiente tratamiento térmico, o el
mezclado de la composición AB-nB2 con el reactivo que contiene D se realiza por medio de disolución de D en la mezcla que contiene los componentes AB y B2 con la consiguiente disminución de presión, o el mezclado de la composición AB-nB2 con el reactivo D se realiza por medio de disolución de D en la mezcla que contiene los componentes AB, B2 y D con el consiguiente tratamiento térmico, o el mezclado de la composición AB-nB2 con el reactivo D se realiza por medio de disolución de D en la mezcla que contiene los componentes AB, B2 y D con la consiguiente disminución de presión.
Además, el mezclado de los reactivos AB-nB2 y el reactivo que contiene D puede realizarse por medio de cualquiera de los métodos enumerados a continuación o una combinación de los mismos: recubrimiento por centrifugación, recubrimiento por pulverización, inmersión, recubrimiento por cuchillas, colada por goteo, deposición de rodillo a rodillo, serigrafía, al tiempo que el exceso del componente B a partir de la composición AB-nB2 se retira por medio de cualquiera de los métodos enumerados a continuación o una combinación de los mismos: lavado con un disolvente, tratamiento térmico del sustrato, retirada a presión reducida, retirada usando absorbente.
En una realización particular del procedimiento, el método para la preparación de un reactivo líquido para la fabricación de una perovskita orgánica-inorgánica es mezclar los componentes que contienen los cationes A y B dentro del intervalo de temperaturas de desde 0 hasta 150°C, que da como resultado la formación de la mezcla AB-nB2 , (n>1), en la que A se elige de CH3NH3+, (NH2)2CH+ , C(NH2)3+ o mezcla de los mismos, B se elige de los aniones Cl- , Br- , I- o una mezcla de los mismos, así como una mezcla de estos componentes con iones Cs+, al tiempo que la razón de AB con respecto a B2 se encuentra dentro del intervalo de desde 1:1 hasta 1:5.
A continuación se proporcionan realizaciones particulares de la fabricación del material absorbente de luz con estructura de perovskita con la fórmula general ADB3.
Se proporciona información sobre la aplicación del método reivindicado para obtener una célula solar de perovskita como un ejemplo de una implementación específica.
Ejemplo 1:
Se obtiene un reactivo MAI-2I2 mezclando 159 mg de MAI y 508 mg de I2 que luego se recubre por centrifugación sobre la parte superior del sustrato de la siguiente configuración: FTO/TiO2/Pb con una capa de plomo metálico de 250 nm de grosor (FTO representa óxido de estaño dopado con flúor). Luego se calienta el sustrato y se mantiene a una temperatura de 115°C durante 30 minutos. Como resultado, se forma una capa de perovskita MAPbl3 sobre el sustrato.
Ejemplo 2:
Se añade un polvo de plomo metálico (20 mg) al reactivo AB-nB2 (A = MA; B = I- , Br- ; n>1), que se obtiene mezclando 127 mg de MAI, 22 mg de MABr y 508 mg de I2, y se agita esta mezcla durante 12 horas. Luego se filtra la mezcla usando el filtro de jeringa (PTFE, 0,45 |im de diámetro de poro) y se recubre por centrifugación sobre la parte superior del plomo metálico de 50 nm de grosor sobre el sustrato de vidrio. Después del procedimiento de recubrimiento por centrifugación, se sumerge el sustrato en el baño de isopropanol, se retira y se seca. Como resultado, se forma una capa de perovskita MAPbIxBr3-x sobre el sustrato de vidrio.
Ejemplo 3.
Se obtiene un reactivo AB-nB2 (A = MA, FA; B = I- , Br- ; n>1) mezclando FAI (137 mg), MABr (22 mg) e I2 (508 mg), que luego se recubre por centrifugación sobre la parte superior del plomo metálico de 250 nm de grosor sobre el sustrato de vidrio. Justo 15 segundos antes de que termine la rotación del soporte de la muestra, se hacen gotear 100 |il del alcohol isopropílico sobre la superficie de la muestra. Como resultado, se forma una capa de perovskita MAxFA%xPbb y Br3-3y (0 < x < 1; 0 < y < 1) sobre el sustrato de vidrio.
Véanse a continuación los modos de preparación de una composición de polihaluros líquida con fórmula general AB-nB2.
Ejemplo 4.
Se añaden 1016 mg (4 mmol) de yodo cristalino en forma de un polvo sólido a temperatura ambiente a 318 mg (2 mmol) de MAI cristalino en forma de un polvo sólido. Después de eso, se agita la mezcla durante 3 minutos a temperatura ambiente, dando como resultado la formación de un líquido de color marrón oscuro con una composición MAI-2I2. Después de la preparación, la composición conserva sus propiedades durante al menos un mes a temperatura ambiente.
Ejemplo 5.
Se añaden 1270 mg (5 mmol) de yodo cristalino en forma de un polvo sólido a temperatura ambiente a 318 mg (2 mmol) de MAI cristalino en forma de un polvo sólido. Después de eso, se agita la mezcla durante 3 minutos a 40°C y se enfría hasta temperatura ambiente, dando como resultado la formación de un líquido de color marrón oscuro con una composición MAI-2,5h. Después de la preparación, la composición conserva sus propiedades durante al menos un mes a temperatura ambiente.
Ejemplo 6.
Se calientan 2540 mg (10 mmol) de yodo cristalino en forma de un polvo sólido en un vial cerrado hasta 120°C, lo que provoca la fusión del yodo. Luego, se añaden 318 mg (2 mmol) de MAI cristalino en forma de un polvo sólido al vial. Después de eso, se agita la mezcla durante 3 minutos y se enfría hasta 70°C, dando como resultado la formación de un líquido de color marrón oscuro con una composición MAI-5I2. Después de la preparación, la composición conserva sus propiedades durante al menos un mes a 70°C.
Claims (10)
1. Método para producir un material absorbente de luz con la estructura de perovskita y la fórmula química ADB3, en la que A se elige de los cationes CH3NH3+, (NH2)2CH+ , C(NH2)3+ , Cs+ y las mezclas de los mismos, B se elige de los aniones Cl- , Br- , I- o mezclas de los mismos y D se elige de los elementos Sn, Pb, Bi o mezclas de los mismos, que consiste en mezclar la composición AB-nB2 y el componente D, en el que el componente D se elige de Sn, Pb, Bi elementales y/o sus sales, aleaciones, B2 se elige de Cb, Br2 , I2 y mezclas de los mismos, para el cual, el reactante con la composición AB-nB2 (n>1) se pone en contacto con el componente D y se retira el exceso de este reactante.
2. Método según la reivindicación 1, en el que el mezclado de la composición AB-nB2 con el componente D se realiza por medio de disolución de D en la mezcla que contiene los componentes AB y B2 con el consiguiente tratamiento térmico.
3. Método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el mezclado de la composición AB-nB2 con el componente D se realiza por medio de disolución de D en la mezcla que contiene los componentes AB y B2 con la consiguiente disminución de presión.
4. Método según la reivindicación 1, en el que el mezclado de la composición AB-nB2 con el componente D se realiza por medio de disolución de D en la mezcla que contiene los componentes AB, B2 y D con el consiguiente tratamiento térmico.
5. Método según la reivindicación 1 o la reivindicación 4, en el que el mezclado de la composición AB-nB2 con el componente D se realiza por medio de disolución de D en la mezcla que contiene los componentes AB, B2 y D con la consiguiente disminución de presión.
6. Método según la reivindicación 1, en el que el mezclado de los reactivos AB-nB2 con el componente D se realiza por medio de deposición de AB-nB2 sobre el componente D.
7. Método según la reivindicación 4, en el que la deposición de AB-nB2 y el componente D puede realizarse por medio de cualquiera de los métodos enumerados a continuación o una combinación de los mismos: recubrimiento por centrifugación, recubrimiento por pulverización, inmersión, recubrimiento por cuchillas, colada por goteo, deposición de rodillo a rodillo, serigrafía.
8. Método según la reivindicación 1, en el que el exceso del componente B a partir de la composición AB-nB2 se retira por medio de cualquiera de los métodos enumerados a continuación o una combinación de los mismos: lavado con un disolvente, tratamiento térmico del sustrato, retirada a presión reducida, retirada usando absorbente.
9. Método para la preparación de un precursor líquido AB-nB2 para obtener perovskita orgánica-inorgánica que se basa en el mezclado de AB y B2 , seleccionándose A de los siguientes cationes: CH3NH3+, (NH2)2CH+, C(NH2)3+ , Cs+ o una mezcla de los mismos, seleccionándose B de los siguientes aniones Cl- , Br- , I- o una mezcla de los mismos, B2 se elige de Cb, Br2 , I2 y mezclas de los mismos, variándose la razón molar de AB con respecto a B2 dentro del intervalo de desde 1:1 hasta 1:5 dentro del intervalo de temperaturas de desde 0 hasta 150°C y en el que n>1.
10. Precursor líquido AB-nB2 para obtener perovskita orgánica-inorgánica, en el que n>1, seleccionándose A de los siguientes cationes: CH3NH3+, (NH2)2CH+ , C(NH2)3+ , Cs+ o una mezcla de los mismos, seleccionándose B de los siguientes aniones Cl- , Br- , I- o una mezcla de los mismos, estando la razón molar de AB con respecto a B2 dentro del intervalo de desde 1:1 hasta 1:5.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152496A RU2646671C1 (ru) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | Способ получения светопоглощающего материала со структурой перовскита |
| RU2016152497A RU2648465C1 (ru) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | Жидкая композиция полигалогенидов переменного состава |
| PCT/RU2017/000946 WO2018124938A1 (en) | 2016-12-29 | 2017-12-18 | Methods for producing light-absorbing materials with perovskite structure and liquid polyhalides of variable composition for their implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2919355T3 true ES2919355T3 (es) | 2022-07-26 |
Family
ID=61764072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES17854217T Active ES2919355T3 (es) | 2016-12-29 | 2017-12-18 | Métodos para producir materiales absorbentes de luz con estructura de perovskita y polihaluros líquidos de composición variable para su implementación |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11485748B2 (es) |
| EP (1) | EP3563435B1 (es) |
| JP (1) | JP6853382B2 (es) |
| KR (1) | KR102349097B1 (es) |
| CN (1) | CN110178240B (es) |
| AU (1) | AU2017387307B2 (es) |
| ES (1) | ES2919355T3 (es) |
| MY (1) | MY191821A (es) |
| PL (1) | PL3563435T3 (es) |
| SA (1) | SA519402019B1 (es) |
| WO (1) | WO2018124938A1 (es) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2685296C1 (ru) * | 2017-12-25 | 2019-04-17 | АО "Красноярская ГЭС" | Способ получения пленки светопоглощающего материала с перовскитоподобной структурой |
| CN109065723A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-21 | 华中科技大学 | 一种基于添加剂提升太阳能电池开路电压的方法 |
| RU2712151C1 (ru) | 2019-06-19 | 2020-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ получения полупроводниковой пленки на основе органо-неорганических комплексных галогенидов с перовскитоподобной структурой |
| WO2022139632A1 (en) | 2020-12-23 | 2022-06-30 | Federal'noe Gosudarstvennoe Byudzhetnoe Obrazovatel'noe Uchrezhdenie Vysshego Obrazovaniya «Moskovskij Gosudarstvennyj Universitet Imeni M.V.Lomonosova» (Mgu) | Manufacturing of organic-inorganic complex halide films |
| CN113241409B (zh) * | 2021-04-19 | 2023-03-24 | 陕西师范大学 | 钙钛矿太阳电池及制备方法 |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7014825B2 (en) * | 1996-04-10 | 2006-03-21 | Catalytic Solutions, Inc. | Perovskite-type metal oxide compounds and methods of making and using thereof |
| CN100335415C (zh) * | 2003-02-28 | 2007-09-05 | 新加坡纳米材料科技有限公司 | 一种制备各种晶态钙钛矿类化合物粉体的方法 |
| TWI485154B (zh) * | 2013-05-09 | 2015-05-21 | Univ Nat Cheng Kung | 具鈣鈦礦結構吸光材料之有機混成太陽能電池及其製造方法 |
| KR101966245B1 (ko) * | 2013-12-23 | 2019-04-08 | 한국화학연구원 | 무/유기 하이브리드 페로브스카이트 화합물 전구물질 |
| KR101492022B1 (ko) * | 2014-03-11 | 2015-02-11 | 한국화학연구원 | 무／유기 하이브리드 페로브스카이트 화합물계 태양전지 |
| KR101561284B1 (ko) * | 2014-04-17 | 2015-10-16 | 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 | 페로브스카이트 구조 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 태양전지 |
| EP3140873B1 (en) * | 2014-05-05 | 2021-08-25 | Okinawa Institute of Science and Technology School Corporation | System for fabricating perovskite film for solar cell applications |
| EP2966703A1 (en) * | 2014-07-11 | 2016-01-13 | Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) | Template enhanced organic inorganic perovskite heterojunction photovoltaic device |
| US9349967B2 (en) * | 2014-07-16 | 2016-05-24 | Industrial Technology Research Institute | Solar cell and method for manufacturing the same |
| CN104250723B (zh) * | 2014-09-09 | 2017-02-15 | 许昌学院 | 一种基于铅单质薄膜原位大面积控制合成钙钛矿型CH3NH3PbI3薄膜材料的化学方法 |
| GB201416042D0 (en) * | 2014-09-10 | 2014-10-22 | Oxford Photovoltaics Ltd | Hybrid Organic-Inorganic Perovskite Compounds |
| CN105523580B (zh) * | 2014-09-28 | 2017-07-14 | 上海造孚新材料科技有限公司 | 一种钙钛矿型化合物的制备方法 |
| CN104409641A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-03-11 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种提高有机-无机钙钛矿薄膜均匀性和结晶性的新方法 |
| KR101856726B1 (ko) * | 2014-12-08 | 2018-05-10 | 주식회사 엘지화학 | 유무기 하이브리드 페로브스카이트 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 태양전지 |
| CN105369232B (zh) * | 2015-02-16 | 2018-09-28 | 许昌学院 | 基于铅单质薄膜原位大面积控制合成钙钛矿型CH3NH3PbBr3薄膜材料的化学方法 |
| US10005800B2 (en) * | 2015-03-12 | 2018-06-26 | Korea Research Institute Of Chemical Technology | Mixed metal halide perovskite compound and semiconductor device including the same |
| WO2016187265A1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-11-24 | Northwestern University | Dopant-free polymeric hole-transporting for perovskite solar cell |
| KR102036207B1 (ko) * | 2015-06-12 | 2019-10-24 | 옥스퍼드 포토발테익스 리미티드 | 광기전 디바이스 |
| WO2017087611A1 (en) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Multi-layered perovskites, devices, and methods of making the same |
| GB201520972D0 (en) * | 2015-11-27 | 2016-01-13 | Isis Innovation | Mixed cation perovskite |
| IL245536A0 (en) * | 2016-05-08 | 2016-07-31 | Yeda Res & Dev | A process for preparing materials of halide perovskite and materials related to halide perovskite |
| WO2018071890A1 (en) * | 2016-10-14 | 2018-04-19 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Oriented perovskite crystals and methods of making the same |
| EP3679607A4 (en) * | 2017-09-06 | 2021-06-16 | Alliance for Sustainable Energy, LLC | ORGANIC-INORGANIC PEROVSKITE MATERIALS AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION |
| US11427757B2 (en) * | 2018-02-08 | 2022-08-30 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Perovskite materials and methods of making the same |
| US20200377532A1 (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | Energy Materials Corporation | Perovskite solution for making a perovskite layer at high speed |
-
2017
- 2017-12-18 KR KR1020197018908A patent/KR102349097B1/ko active IP Right Grant
- 2017-12-18 US US16/475,017 patent/US11485748B2/en active Active
- 2017-12-18 PL PL17854217.1T patent/PL3563435T3/pl unknown
- 2017-12-18 AU AU2017387307A patent/AU2017387307B2/en not_active Ceased
- 2017-12-18 MY MYPI2019003733A patent/MY191821A/en unknown
- 2017-12-18 CN CN201780081640.1A patent/CN110178240B/zh active Active
- 2017-12-18 EP EP17854217.1A patent/EP3563435B1/en active Active
- 2017-12-18 JP JP2019556786A patent/JP6853382B2/ja active Active
- 2017-12-18 ES ES17854217T patent/ES2919355T3/es active Active
- 2017-12-18 WO PCT/RU2017/000946 patent/WO2018124938A1/en unknown
-
2019
- 2019-06-27 SA SA519402019A patent/SA519402019B1/ar unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110178240A (zh) | 2019-08-27 |
| WO2018124938A1 (en) | 2018-07-05 |
| KR102349097B1 (ko) | 2022-01-10 |
| AU2017387307A1 (en) | 2019-07-11 |
| CN110178240B (zh) | 2023-10-31 |
| US20190345177A1 (en) | 2019-11-14 |
| JP2020506557A (ja) | 2020-02-27 |
| EP3563435B1 (en) | 2022-04-20 |
| SA519402019B1 (ar) | 2022-04-22 |
| KR20190089960A (ko) | 2019-07-31 |
| US11485748B2 (en) | 2022-11-01 |
| MY191821A (en) | 2022-07-18 |
| EP3563435A1 (en) | 2019-11-06 |
| AU2017387307B2 (en) | 2020-05-14 |
| PL3563435T3 (pl) | 2022-07-18 |
| JP6853382B2 (ja) | 2021-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2919355T3 (es) | Métodos para producir materiales absorbentes de luz con estructura de perovskita y polihaluros líquidos de composición variable para su implementación | |
| Fateev et al. | Solution processing of methylammonium lead iodide perovskite from γ-butyrolactone: crystallization mediated by solvation equilibrium | |
| ES2906881T3 (es) | Método para producir una película de material absorbente de luz con una estructura similar a la perovskita | |
| Lee et al. | Retarding crystallization during facile single coating of NaCl-incorporated precursor solution for efficient large-area uniform perovskite solar cells | |
| JP7417792B2 (ja) | ペロブスカイト様構造を有する光吸収フィルムを製造するための方法 | |
| CN104409639A (zh) | 一种有机钙钛矿薄膜的制备方法 | |
| US11177439B2 (en) | Processing of perovskite films using inks with complexing agents | |
| KR20150073821A (ko) | 고효율 무/유기 하이브리드 태양전지용 전구물질 | |
| TWI285437B (en) | Photoelectric conversion element and manufacturing method therefor | |
| Suazo et al. | Single step deposition of Cs2SnIxCl6-x thin films with uniform morphology, composition and high air stability | |
| CN106660941A (zh) | 有机无机混成化合物、胺氢碘酸盐、光电转换元件用组合物及光电转换元件 | |
| Barrit et al. | Processing of lead halide perovskite thin films studied with in-situ real-time X-ray scattering | |
| JP6554332B2 (ja) | 均一系塗布液及びその製造方法、太陽電池用光吸収層及びその製造方法、並びに太陽電池及びその製造方法 | |
| US20190330248A1 (en) | Organic or inorganic metal halide perovskites via cation exchange | |
| Mandal et al. | Green Method to Prepare Pure δ‐FAPbI3 Crystals for Fabrication of Highly Efficient Perovskite Solar Cells | |
| FI130053B (en) | Ink formulation with perovskite precursors for solar cells | |
| Unger et al. | Solution-processed Solar Cells: Perovskite Solar Cells | |
| WO2023054724A1 (ja) | 含ハロゲン化銅溶液の作製方法、及び含ハロゲン化銅溶液 | |
| Capilli et al. | Co (iii) 2-ethylhexanoate, a hydrophobic and highly soluble Co (iii) precursor for thin coatings for water electrolysis | |
| CN115353876A (zh) | 一种增强钙钛矿太阳能电池热稳定性的方法 | |
| JP6322308B2 (ja) | 溶液とその製造方法、混合粉体、及び、金属化合物薄膜とその製造方法 | |
| JP6550640B2 (ja) | ガス濃度の変化の検出材料及びガス濃度の変化の検出方法 | |
| JP2019087745A (ja) | 均一系塗布液及びその製造方法 | |
| SI24129A (sl) | Postopek priprave tanke plasti Pt katalizatorja pri nizkih temperaturah | |
| JP2017212398A (ja) | 均一系塗布液の製造方法、太陽電池用光吸収層の形成方法、および太陽電池の製造方法 |