IT202000014470A1 - Celle fotovoltaiche semitrasparenti a base di perovskite e procedimento per la loro preparazione - Google Patents
Celle fotovoltaiche semitrasparenti a base di perovskite e procedimento per la loro preparazione Download PDFInfo
- Publication number
- IT202000014470A1 IT202000014470A1 IT102020000014470A IT202000014470A IT202000014470A1 IT 202000014470 A1 IT202000014470 A1 IT 202000014470A1 IT 102020000014470 A IT102020000014470 A IT 102020000014470A IT 202000014470 A IT202000014470 A IT 202000014470A IT 202000014470 A1 IT202000014470 A1 IT 202000014470A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- layer
- perovskite
- methylammonium
- lead iodide
- iodide
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 8
- CWSZBVAUYPTXTG-UHFFFAOYSA-N 5-[6-[[3,4-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)-5-methoxyoxan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-[4-hydroxy-3-(2-hydroxyethoxy)-6-(hydroxymethyl)-5-methoxyoxan-2-yl]oxyoxan-2-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)-2-methyloxane-3,4-diol Chemical compound O1C(CO)C(OC)C(O)C(O)C1OCC1C(OC2C(C(O)C(OC)C(CO)O2)OCCO)C(O)C(O)C(OC2C(OC(C)C(O)C2O)CO)O1 CWSZBVAUYPTXTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 54
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 49
- -1 cesium (Cs<+>) Chemical class 0.000 claims description 48
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 31
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims description 31
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 26
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 22
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 21
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 20
- PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N Formamidine Chemical compound NC=N PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 15
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 13
- MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N [60]pcbm Chemical compound C123C(C4=C5C6=C7C8=C9C%10=C%11C%12=C%13C%14=C%15C%16=C%17C%18=C(C=%19C=%20C%18=C%18C%16=C%13C%13=C%11C9=C9C7=C(C=%20C9=C%13%18)C(C7=%19)=C96)C6=C%11C%17=C%15C%13=C%15C%14=C%12C%12=C%10C%10=C85)=C9C7=C6C2=C%11C%13=C2C%15=C%12C%10=C4C23C1(CCCC(=O)OC)C1=CC=CC=C1 MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- FZHSXDYFFIMBIB-UHFFFAOYSA-L diiodolead;methanamine Chemical compound NC.I[Pb]I FZHSXDYFFIMBIB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O Methylammonium ion Chemical compound [NH3+]C BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 10
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 8
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 8
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 7
- 238000013084 building-integrated photovoltaic technology Methods 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 7
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 7
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 5
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 5
- ZASWJUOMEGBQCQ-UHFFFAOYSA-L dibromolead Chemical compound Br[Pb]Br ZASWJUOMEGBQCQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- HWSZZLVAJGOAAY-UHFFFAOYSA-L lead(II) chloride Chemical compound Cl[Pb]Cl HWSZZLVAJGOAAY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229920000623 Cellulose acetate phthalate Polymers 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 claims description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940081734 cellulose acetate phthalate Drugs 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 claims description 4
- RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N indium tin Chemical compound [In].[Sn] RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 4
- QPBYLOWPSRZOFX-UHFFFAOYSA-J tin(iv) iodide Chemical compound I[Sn](I)(I)I QPBYLOWPSRZOFX-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 4
- OICMYWQDKYFJIW-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-trimethyl-4-phenylcyclohexa-1,5-dien-1-amine Chemical compound C1C(C)=C(N)C(C)=CC1(C)C1=CC=CC=C1 OICMYWQDKYFJIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- STTGYIUESPWXOW-UHFFFAOYSA-N 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical compound C=12C=CC3=C(C=4C=CC=CC=4)C=C(C)N=C3C2=NC(C)=CC=1C1=CC=CC=C1 STTGYIUESPWXOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920001167 Poly(triaryl amine) Polymers 0.000 claims description 3
- 150000001767 cationic compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 3
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001411 inorganic cation Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 claims description 3
- 125000000954 2-hydroxyethyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])O[H] 0.000 claims description 2
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QTLXPKVSXWLULT-UHFFFAOYSA-L CN.Br[Pb]I Chemical compound CN.Br[Pb]I QTLXPKVSXWLULT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- ABGMGCHHHMAPHI-UHFFFAOYSA-J CN.Br[Sn](Br)(Br)Br Chemical compound CN.Br[Sn](Br)(Br)Br ABGMGCHHHMAPHI-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- DQEFEBPAPFSJLV-UHFFFAOYSA-N Cellulose propionate Chemical compound CCC(=O)OCC1OC(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C1OC1C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(COC(=O)CC)O1 DQEFEBPAPFSJLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002527 Glycogen Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001612 Hydroxyethyl starch Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 claims description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PEKFRNRSUCMVPD-UHFFFAOYSA-L [Pb](Cl)Cl.CN Chemical compound [Pb](Cl)Cl.CN PEKFRNRSUCMVPD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- LYYKUKBHVWFENM-UHFFFAOYSA-L [Pb](I)I.C(=N)N.CN Chemical compound [Pb](I)I.C(=N)N.CN LYYKUKBHVWFENM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- LNDFVHXALNWEMX-UHFFFAOYSA-L [Pb](I)I.[Cs] Chemical compound [Pb](I)I.[Cs] LNDFVHXALNWEMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- IAVITQCPXTUTES-UHFFFAOYSA-J [Sn](I)(I)(I)I.CN Chemical compound [Sn](I)(I)(I)I.CN IAVITQCPXTUTES-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- RYIGGXXNIPAPDL-UHFFFAOYSA-L bromo(iodo)tin Chemical compound Br[Sn]I RYIGGXXNIPAPDL-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-N butan-1-amine Chemical compound CCCCN HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 claims description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920006218 cellulose propionate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BRXGKOVDKUQLNJ-UHFFFAOYSA-L chloro(iodo)lead methanamine Chemical compound NC.Cl[Pb]I BRXGKOVDKUQLNJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JTWZVKMWOCBJEV-KLLFFGQPSA-N ethane-1,2-diol (2S,3R,4R,5S,6R)-2-(hydroxymethyl)-6-[(2S,3R,4S,5S,6S)-4,5,6-trihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane-3,4,5-triol (2S,3S,4R,5S,6S)-2,3,4-trimethoxy-6-(methoxymethyl)-5-[(2R,3S,4R,5S,6S)-3,4,5-trimethoxy-6-(methoxymethyl)oxan-2-yl]oxyoxane Chemical compound OCCO.OC[C@@H]1O[C@H](O[C@@H]2[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)O[C@H]2CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O.COC[C@@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](COC)O[C@H](OC)[C@@H](OC)[C@@H]2OC)[C@@H](OC)[C@H](OC)[C@H]1OC JTWZVKMWOCBJEV-KLLFFGQPSA-N 0.000 claims description 2
- 229940096919 glycogen Drugs 0.000 claims description 2
- AJKLKFPOECCSOO-UHFFFAOYSA-N hydrochloride;hydroiodide Chemical compound Cl.I AJKLKFPOECCSOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ILVUABTVETXVMV-UHFFFAOYSA-N hydron;bromide;iodide Chemical compound Br.I ILVUABTVETXVMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940050526 hydroxyethylstarch Drugs 0.000 claims description 2
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MJFXORGVTOGORM-UHFFFAOYSA-L lead(2+) methanamine dibromide Chemical compound [Pb+2].[Br-].CN.[Br-] MJFXORGVTOGORM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 claims description 2
- 229920001592 potato starch Polymers 0.000 claims description 2
- 229940100486 rice starch Drugs 0.000 claims description 2
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N tetrabutylammonium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- IYEJGLXZFFIQFQ-UHFFFAOYSA-J butan-1-amine tetraiodostannane Chemical compound CCCCN.I[Sn](I)(I)I IYEJGLXZFFIQFQ-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims 1
- LTSUHJWLSNQKIP-UHFFFAOYSA-J tin(iv) bromide Chemical compound Br[Sn](Br)(Br)Br LTSUHJWLSNQKIP-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 50
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 28
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 28
- LLWRXQXPJMPHLR-UHFFFAOYSA-N methylazanium;iodide Chemical compound [I-].[NH3+]C LLWRXQXPJMPHLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 18
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 4
- 150000004694 iodide salts Chemical class 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- NHGXDBSUJJNIRV-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC NHGXDBSUJJNIRV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- XDXWNHPWWKGTKO-UHFFFAOYSA-N 207739-72-8 Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N(C=1C=C2C3(C4=CC(=CC=C4C2=CC=1)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)C1=CC(=CC=C1C1=CC=C(C=C13)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)C1=CC=C(OC)C=C1 XDXWNHPWWKGTKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001649 bromium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920003174 cellulose-based polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 description 2
- 229960004592 isopropanol Drugs 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000007764 slot die coating Methods 0.000 description 2
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGQNYXDTZUDPEI-UHFFFAOYSA-N 2-[[2-[bis(carboxymethylsulfanyl)methyl]phenyl]-(carboxymethylsulfanyl)methyl]sulfanylacetic acid Chemical compound OC(=O)CSC(SCC(O)=O)C1=CC=CC=C1C(SCC(O)=O)SCC(O)=O VGQNYXDTZUDPEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AVBRRFBBWNDJMD-UHFFFAOYSA-L CCCCN.I[Pb]I Chemical compound CCCCN.I[Pb]I AVBRRFBBWNDJMD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 125000005210 alkyl ammonium group Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JXLHNMVSKXFWAO-UHFFFAOYSA-N azane;7-fluoro-2,1,3-benzoxadiazole-4-sulfonic acid Chemical compound N.OS(=O)(=O)C1=CC=C(F)C2=NON=C12 JXLHNMVSKXFWAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- PDZKZMQQDCHTNF-UHFFFAOYSA-M copper(1+);thiocyanate Chemical compound [Cu+].[S-]C#N PDZKZMQQDCHTNF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000000475 sunscreen effect Effects 0.000 description 1
- 239000000516 sunscreening agent Substances 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 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
- 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
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
- C09K11/025—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
-
- 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
- H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
- H10K30/211—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions comprising multiple junctions, e.g. double heterojunctions
-
- 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
-
- 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
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/81—Electrodes
- H10K30/82—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
-
- 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
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/84—Layers having high charge carrier mobility
- H10K30/85—Layers having high electron mobility, e.g. electron-transporting layers or hole-blocking layers
-
- 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
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/84—Layers having high charge carrier mobility
- H10K30/86—Layers having high hole mobility, e.g. hole-transporting layers or electron-blocking layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/14—Carrier transporting layers
- H10K50/15—Hole transporting layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
- H10K2102/10—Transparent electrodes, e.g. using graphene
- H10K2102/101—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO]
- H10K2102/103—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO] comprising indium oxides, e.g. ITO
-
- 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
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
-
- 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
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
CELLE FOTOVOLTAICHE SEMITRASPARENTI A BASE DI PEROVSKITE E PROCEDIMENTO PER LA LORO PREPARAZIONE
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti a base di perovskite.
Pi? in particolare la presente invenzione riguarda una cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in cui lo strato fotoattivo di perovskite comprende almeno un polimero inerte a base di polisaccaridi in quantit? compresa tra 0,5% in peso e 3,5% in peso, preferibilmente compresa tra 1% in peso e 3% in peso, pi? preferibilmente compresa tra 1,5% in peso e 2,8% in peso, rispetto al peso totale dei precursori della perovskite.
Detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite pu? essere vantaggiosamente utilizzata in diverse applicazioni che richiedono la produzione di energia elettrica tramite sfruttamento dell?energia luminosa, in particolare dell?energia delle radiazioni solari quali, ad esempio: sistemi fotovoltaici architettonicamente integrati (?Building Integrated Photo Voltaic? -BIPV); finestre fotovoltaiche; serre; foto-bioreattori; barriere antirumore; illuminotecnica; design; pubblicit?; industria dell?automobile. Detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite pu? essere utilizzata sia in modalit? ?stand alone?, sia in sistemi modulari.
La presente invenzione riguarda, altres? un procedimento per la preparazione di detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite.
? noto che le celle fotovoltaiche (o celle solari) possono essere utilizzate in diverse applicazioni che richiedono la produzione di energia elettrica tramite sfruttamento dell?energia luminosa quali, ad esempio, in sistemi fotovoltaici architettonicamente integrati (?Building Integrated Photo Voltaic? - BIPV) come, ad esempio, nelle facciate, o sui tetti, in serre, od anche nell?industria dell?automobile per ricoprire veicoli di varie dimensioni, caratteristiche e impieghi.
Contrariamente alle celle fotovoltaiche (o celle solari) tradizionali, dove la maggior parte degli sforzi sono dedicati all?ottimizzazione dell?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)], nelle celle fotovoltaiche o (celle solari) semitrasparenti si deve tener conto anche della trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] che, in genere, ? calcolata come percentuale della radiazione misurata nell?intervallo tra 400 nm e 800 nm che attraversa inalterata dette celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti.
Inoltre, in dette celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti si tiene conto anche di un?altra grandezza, ovvero dell?efficienza di conversione della luce [?Light Utilization Efficiency? - (LUE)] che viene calcolata secondo la seguente formula:
LUE = (PCE x AVT)/100
in cui:
PCE = efficienza di conversione energetica (?Power Conversion Efficiency?); AVT = trasparenza nella regione del visibile (?Average Visible Transmittance?).
Naturalmente, si possono ottenere elevati valori di efficienza di conversione della luce [?Light Utilization Efficiency? - (LUE)] sia utilizzando celle fotovoltaiche (o celle solari) molto performanti, ovvero aventi elevata efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] ma poco trasparenti, ovvero aventi bassa trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)], sia utilizzando celle fotovoltaiche (o celle solari) poco performanti, ovvero aventi bassa efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] ma molto trasparenti, ovvero aventi elevata trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? -(AVT)]. Pertanto, celle fotovoltaiche (o celle solari) che potranno avere un reale interesse pratico dovranno avere un?efficienza di conversione della luce [?Light Utilization Efficiency? - (LUE)] > 2% ottenuta con un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] > 10% ed una contemporanea trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] > 20%.
Infine, un ulteriore parametro che deve essere considerato, e che interessa sia le celle fotovoltaiche (o celle solari) tradizionali, sia quelle semitrasparenti, ? la semplicit? del processo di costruzione, che in prospettiva pu? consentire uno ?scaling up? della tecnologia a costi pi? bassi.
Attualmente, la maggior parte delle celle fotovoltaiche (o celle solari) disponibili sul mercato sono a base di silicio (sia cristallino che amorfo). Tuttavia, dette celle fotovoltaiche (o celle solari), pur fornendo interessanti prestazioni, risultano poco attraenti da un punto di vista estetico in quanto non ? possibile modulare il loro colore e, di conseguenza, sono poco adatte ad essere impiegate in sistemi fotovoltaici architettonicamente integrati (?Building Integrated Photo Voltaic? - BIPV), in particolare nelle facciate degli edifici.
Alcuni dei problemi sopra riportati, possono essere superati utilizzando celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti a base di polimeri organici (OPV), o a base di materiali cristallini perovskitici (PSC). In particolare, con questo ultimo tipo di celle fotovoltaiche (o celle solari) ? possibile scegliere il colore e mantenere interessanti propriet? sia in termini di efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)], sia in termini di trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)]. Per questa ragione, negli ultimi anni, molti studi sono stati fatti allo scopo di ottimizzare sia l?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)], sia la trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? -(AVT)], nelle celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti a base di perovskite.
Ad esempio, Eperon G. E. e altri, in ?ACS Nano? (2014), Vol.8, Issue 1, pg.
591-598, riportano la fabbricazione di celle solari semitrasparenti a base di perovskite con il seguente layout c-TiO2/perovskite([CH3NH3]I+PbCl2; 3:1)/Spiro-OMeTAD/Au, ottenendo con una particolare configurazione un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] pari a 3,5% ed una trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] pari a 26,8%, mentre con un?altra configurazione un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] pari a 6,9% ed una trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] pari a 9,7%. Tuttavia, si ritiene che il procedimento di costruzione possa essere molto complicato e difficilmente adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti di larga area, in quanto prevede uno stadio di ?annealing? a 500?C per ottenere lo strato compatto c-TiO2 ed inoltre gli autori ottengono la semitrasparenza dei vari dispositivi preparati attraverso la deposizione dello strato attivo di perovskite a zone, cio? all?interno dell?area attiva si ha alternanza di zone in cui ? presente il materiale perovskitico a zone in cui non ? presente. Questa particolare configurazione viene realizzata regolando in maniera molto precisa tutti i parametri di deposizione: si utilizza un rapporto non stechiometrico tra i componenti della perovskite ([CH3NH3]I/PbCl2), si varia la tensione di vapore della fase liquida utilizzando vari solventi (dimetilsolfossido, dimetilformammide, N-metilpirrolidone), si varia la temperatura di ?annealing? (90?C-130?C) e si varia contenuto di ossigeno e umidit? presente nell?atmosfera di ?annealing?.
Aharon S. e altri, in ?Advanced Materials Interfaces? (2015), Vol. 2, https://doi.org/10.1002/admi.201500118, riportano la fabbricazione di celle solari semitrasparenti a base di perovskite aventi il seguente layout: c-TiO2/meso-TiO2/CH3NH3PbI3/Spiro-OMeTAD/Au, ottenendo come migliore risultato, un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] pari a 4,98% ed una trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] pari a 19%. Anche in questo caso si ritiene che il procedimento di costruzione possa essere molto complicato e difficilmente adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti di larga area, in quanto prevede ben tre stadi di ?annealing? a 450?C-500?C per ottenere gli strati di c-TiO2 e meso-TiO2, inoltre la semitrasparenza viene ottenuta e regolata per mezzo della deposizione per ?screen printing? dello strato attivo a base di perovskite attraverso una griglia di dimensioni variabili e controllando la concentrazione delle soluzioni dei precursori, la velocit? di evaporazione del solvente, l?aggiunta di componenti per modificare la bagnabilit? e l?umidit? ambientale.
Jung J. W. e altri, in ?Advanced Energy Materials? (2015), Vol.5, Issue 17, 1500486, riportano la fabbricazione di celle solari semitrasparenti a base di perovskite aventi il seguente layout: CuSCN/CH3NH3PbI3/PCBM/Ag, ottenendo un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] intorno al 10% ed una trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] maggiore o uguale al 25%. Tuttavia, la trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] ? sicuramente sovrastimata in quanto gli autori la misurano in un intervallo compreso tra 300 nm e 850 nm. Inoltre, lo strato fotoattivo di perovskite (CH3NH3PbI3) ? stato depositato tramite un procedimento che prevede l?aggiunta di un non-solvente (i.e. toluene) per regolare la crescita dei cristalli. Detto procedimento non ? di semplice attuazione su scala di laboratorio e pu? essere fonte di notevole irriproducibilit? dei risultati e, inoltre, si ritiene che non sia adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti di larga area.
Chang C.-Y. e altri, in ?Chemistry of Materials? (2015), Vol. 27, pg. 7119-7127, riportano la fabbricazione di celle solari semitrasparenti a base di perovskite aventi il seguente layout: PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/PC61BM/Ag con l?impiego di un particolare ?buffer layer? catodico a base di sali di alchil ammonio modificati con gruppi tiolo ed utilizzando uno strato ultrasottile di argento come elettrodo, ottenendo un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] pari a 11,8% ed una trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] pari a 20,8% (misurata nell?intervallo compreso tra 350 nm e 800 nm). Lo strato fotoattivo di perovskite ? stato ottenuto tramite un procedimento a due stadi in cui ? stato depositato un primo strato di una soluzione di ioduro di piombo (PbI2) in dimetilformammide (DMF) e successivamente un secondo strato di una soluzione di ioduro di metilammonio [(CH3NH3)I] in dimetilformammide (DMF). Anche in questo caso, si ritiene che il procedimento di ottenimento dello strato fotoattivo di perovskite possa essere fonte di irriproducibilit? e difficilmente adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti di larga area.
Kwon H.-C. e altri, in ?Advanced Energy Materials? (2016), Vol. 6, Issue 20, 1601055, riportano la fabbricazione di celle solari semitrasparenti a base di perovskite aventi il seguente layout: PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/PC61BM/Ag ct:c-TiO2/AAO+perovskite([CH3NH3]I PbCl2; 3:1)/Spiro-OMeTAD/MoOx-ITO ottenendo un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] pari a 9,6% ed una trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] pari a 33,4% (misurata nell?intervallo compreso tra 350 nm e 900 nm). Anche in questo caso, si ritiene che il procedimento di costruzione possa essere molto complicato e difficilmente adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti di larga area, in quanto prevede uno stadio di ?annealing? a 500?C per ottenere lo strato compatto c-TiO2, una successiva evaporazione di alluminio che deve essere sottoposto ad un processo di anodizzazione che porta alla formazione di un ossido di alluminio templato con pori di dimensioni controllate (AAO) all?interno dei quali viene introdotto uno strato fotoattivo di perovskite. Inoltre il valore della trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] sembra essere abbastanza sovrastimato vista l?ampiezza dell?intervallo in cui ? stato misurato.
Bag S. e altri, in ?Nano Energy? (2016), Vol. 30, pg. 542-548, riportano la fabbricazione di celle solari semitrasparenti a base di perovskite aventi il seguente layout: PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/PC71BM/Ag ottenendo un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] pari a 8,2% ed una trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? -(AVT)] pari a 34% (misurata nell?intervallo compreso tra 400 nm e 800 nm). Anche in questo caso, si ritiene che il procedimento di costruzione che prevede il deposito dello strato fotoattivo di perovskite in due stadi e, inoltre, per ottenere le prestazioni descritte, il deposito per evaporazione di uno strato molto sottile (circa 5 nm) di tiourea sopra lo strato di PEDOT:PSS e di uno strato molto sottile di fullerene (C60) sopra lo strato di PC71BM, possa essere molto complicato e difficilmente adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti di larga area.
Xue Q. e altri, in ?Advanced Energy Materials? (2017), Vol. 7, Issue 9, 1602333, riportano la fabbricazione di celle solari semitrasparenti a base di perovskite aventi il seguente layout: NiO-DEA/ CH3NH3PbI3/C60CH2Ind/PN4N/Ag, ottenendo un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] pari a 11% ed una trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] pari a 25,6% (misurata nell?intervallo compreso tra 380 nm e 780 nm). Anche in questo caso, si ritiene che il procedimento di costruzione che prevede il deposito dello strato fotoattivo di perovskite in due stadi con l?aggiunta di un non-solvente (i.e. toluene) ed, inoltre, per ottenere le prestazioni descritte, il deposito di uno strato molto sottile monomolecolare dietilammina (DEA) sopra lo strato di NiO, detto strato di NiO essendo ottenuto tramite ?annealing? a 500?C e di uno strato molto sottile di un polimero funzionalizzato con un gruppo amminico (PN4N) (5 nm) sopra lo strato di C60CH2Ind, possa essere molto complicato e difficilmente adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti di larga area.
Cho S.-P. e altri, in ?Solar Energy Materials and Solar Cells? (2019), Vol.
196, pg. 1-8, riportano la fabbricazione di celle solari semitrasparenti a base di perovskite aventi il seguente layout: NiO/CH3NH3PbI3/PCBM/PEIE/Cu, ottenendo un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] pari a 8,2% ed una trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] pari a 22% (misurata nell?intervallo compreso tra 300 nm e 1000 nm e, di conseguenza, sovrastimata). Tuttavia, anche se il procedimento di costruzione prevede il deposito dello strato fotoattivo di perovskite in un solo stadio utilizzando 2-metossi etanolo come solvente, poich? lo strato di NiO ? ottenuto tramite ?annealing? a 350?C, esso ? difficilmente adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti di larga area.
Zuo L. e altri, in ?Advanced Materials? (2019), Vol. 31, Issue 36, 1901683, riportano la fabbricazione di celle solari semitrasparenti a base di perovskite aventi il seguente layout: NiO/PSS/FAPbBrxCl3-x/PC61BM/ZnOnp/ITOsputtered, ottenendo un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] pari a 7,5% ed una trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] pari a circa 68% (misurata nell?intervallo compreso tra 350 nm e 1000 nm e, di conseguenza, sovrastimata). Anche in questo caso, si ritiene che il procedimento di costruzione che prevede il deposito dello strato fotoattivo di perovskite in due stadi e la deposizione di ITO, come contro-elettrodo, tramite sputtering sia difficilmente adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti di larga area.
? altres? noto, aggiungere polimeri a base di cellulosa allo strato fotoattivo di perovskite delle celle fotovoltaiche (o celle solari) a base di perovskite.
Ad esempio, He J. e altri, in ?ChemPusChem? (2016), Vol.18, Issue 12, pg.
1292-1298, riportano un miglioramento della stabilit? all?umidit? e di stabilit? alla luce di celle solari a base di perovskite (i.e. CH3NH3PbI3) tramite aggiunta di etil cellulosa allo strato fotoattivo di perovskite, in quantit? pari 25 mg/ml che corrisponde a circa 3,7% in peso rispetto al peso totale dei precursori della perovskite, ottenendo un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] pari a 14,8%. Tuttavia il processo di costruzione complessivo ed, in particolare, quello dello strato fotoattivo di perovskite, che prevede la presenza di un largo eccesso di sale di ammonio rispetto al sale di piombo (3:1 mol:mol), non consente di ottenere una cella solare semitrasparente, che peraltro non viene presa in considerazione dagli autori. Inoltre, la costruzione delle celle solari ivi descritta che prevede la deposizione di uno strato compatto di biossido di titanio (TiO2) che necessita di una temperatura di ?annealing? di 500?C rende questo tipo di cella solare difficilmente scalabile in un processo per la produzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) di larga area.
Yang J. e altri, in ?Applied Materials & Interfaces? (2019), Vol. 11, Issue 14, pg.13491-13498, riportano celle solari a base di perovskite (i.e. CH3NH3PbI3) comprendenti etil cellulosa nello strato fotoattivo di perovskite, in quantit? pari a 0,01 mg/ml, 0,1 mg/ml e 1 mg/ml che corrisponde ad un massimo di circa 0,16% in peso rispetto rispetto al peso totale dei precursori della perovskite, ottenendo un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] fino a 19,27%. In questo caso si ritiene che il procedimento di costruzione che prevede il deposito dello strato fotoattivo di perovskite in due stadi e l?aggiunta di un non-solvente (i.e. clorobenzene) e la deposizione di uno strato compatto di biossido di titanio (TiO2) che necessita di una temperatura di ?annealing? di 500?C sia difficilmente adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) di larga area. Inoltre, nessun accenno ? fatto alla trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)].
Chu H.-Y. e altri, in ?Cellulose? (2019), DOI:10.1007/s10570-019-02724-2, riportano celle solari a base di perovskite (i.e. CH3NH3PbI3) comprendenti clorodeossiidrossietilcellulosa (CDHC) nello strato fotoattivo di perovskite, in quantit? pari a 0,3 mg/ml, 0,6 mg/ml e 1,2 mg/ml che corrisponde ad un massimo di circa 0,16% in peso rispetto rispetto al peso totale dei precursori della perovskite, ottenendo un?efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] pari a 10,38%. Il procedimento di costruzione prevede il deposito dello strato fotoattivo di perovskite comprendente clorodeossiidrossietilcellulosa (CDHC) in solo stadio ma nessun accenno ? fatto riguardo alla trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)].
Da quanto sopra esposto risulta pertanto evidente l?importanza di poter disporre di una cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite, nonch? di un procedimento per la sua costruzione adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti di larga area.
La Richiedente si ? quindi posta il problema di trovare una cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in grado di avere sia una buona efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)], sia una buona trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] (misurata, nell?intervallo compreso tra 400 nm e 800 nm), nonch? un procedimento per la sua costruzione adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) semitrasparenti di larga area.
La Richiedente ha ora trovato una cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in cui lo strato fotoattivo di perovskite comprende almeno un polimero inerte a base di polisaccaridi in quantit? compresa tra 0,5% in peso e 3,5% in peso, preferibilmente compresa tra 1,5% in peso e 3% in peso, rispetto al peso totale dei precursori della perovskite, in grado di avere sia una buona efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? -(PCE)] (i.e. PCE >10%), sia una buona trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] (i.e. AVT > 20%) (misurata nell?intervallo compreso tra 400 nm e 800 nm), nonch? un procedimento per la sua costruzione che prevede il deposito dello strato fotoattivo di perovskite in un solo stadio senza l?impiego di un non-solvente, ed ? quindi adatto ad essere impiegato in fase di ?scaling up? per la costruzione di celle fotovoltaiche (o celle solari) di larga area. Inoltre, detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite ? in grado di mantenere buone propriet? fotoelettriche, i.e. buoni valori di FF (?Fill Factor? - fattore di riempimento), Voc (?Open Circuit Voltage? - fotovoltaggio a circuito aperto), Jsc (?short-circuit photocurrent density? - densita di corrente in corto-circuito). Detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite pu? essere vantaggiosamente utilizzata in diverse applicazioni che richiedono la produzione di energia elettrica tramite sfruttamento dell?energia luminosa, in particolare dell?energia delle radiazioni solari quali, ad esempio: sistemi fotovoltaici architettonicamente integrati (?Building Integrated Photo Voltaic? - BIPV); finestre fotovoltaiche; serre; foto-bioreattori; barriere antirumore; illuminotecnica; design; pubblicit?; industria dell?automobile. Inoltre, detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite pu? essere utilizzata sia in modalit? ?stand alone?, sia in sistemi modulari.
Costituisce pertanto oggetto della presente invenzione una cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in cui lo strato fotoattivo di peroskite comprende almeno un polimero inerte a base di polisaccaridi in quantit? compresa tra 0,5% in peso e 3,5% in peso, preferibilmente compresa tra 1% in peso e 3% in peso, pi? preferibilmente compresa tra 1,5% in peso e 2,8% in peso, rispetto al peso totale dei precursori della perovskite.
Allo scopo della presente descrizione e delle rivendicazioni che seguono, le definizioni degli intervalli numerici comprendono sempre gli estremi a meno di diversa specificazione.
Allo scopo della presente descrizione e delle rivendicazioni che seguono, il termine ?comprendente? include anche i termini ?che consiste essenzialmente di? o ?che consiste di?.
In accordo con una forma di attuazione preferita della presente invenzione, detta perovskite pu? essere scelta, ad esempio, tra trialogenuri organometallici aventi formula generale ABX3 in cui:
- A rappresenta un catione organico monovalente quale, ad esempio, metilammonio (CH3NH3<+>), formammidinio [CH(NH2)2<+>], n-butilammonio (C4H12N<+>), tetra-butilammonio (C16H36N<+>), o loro miscele; oppure A rappresenta un catione inorganico monovalente quale, ad esempio, cesio (Cs<+>), rubidio (Rb<+>), potassio (K<+>), litio (Li<+>), sodio (Na<+>), rame (Cu<+>), argento (Ag<+>), o loro miscele; o loro miscele;
- B rappresenta un catione metallico divalente quale, ad esempio, piombo (Pb<2+>), stagno (Sn<2+>), o loro miscele;
- X rappresenta un anione alogenuro quale, ad esempio, iodio (I-), cloro (Cl-), bromo (Br-), o loro miscele.
In accordo con una ulteriore forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta perovskite pu? essere scelta, ad esempio tra: metilammonio piombo ioduro (CH3NH3PbI3), metilammonio piombo bromuro (CH3NH3PbBr3), metilammonio piombo cloruro (CH3NH3PbCl3), metilammonio piombo ioduro bromuro (CH3NH3PbIxBr3-x), metilammonio piombo ioduro cloruro (CH3NH3PbIxCl3-x), formammidinio piombo ioduro [CH(NH2)2PbI3], formammidinio piombo bromuro [CH(NH2)2PbBr3], formammidinio piombo cloruro [CH(NH2)2PbCl3], formammidinio piombo ioduro bromuro [CH(NH2)2PbIxBr3-x], formammidinio piombo ioduro cloruro [CH(NH2)2PbIxCl3-
x], metilammonio formammidinio piombo ioduro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3], metilammonio formammidinio piombo bromuro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-
xPbBr3], metilammonio formammidinio piombo cloruro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-
xPbCl3], metilammonio formammidinio piombo ioduro cloruro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly], metilammonio formammidinio piombo ioduro bromuro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3-yBry], n-butilammonio piombo ioduro (C4H12NPbI3), tetra-butilammonio piombo ioduro (C16H36NPbI3), nbutilammonio piombo bromuro (C4H12NPbBr3), tetra-butilammonio piombo bromuro (C16H36NPbBr3), cesio piombo ioduro (CsPbI3), rubidio piombo ioduro (RbPbI3), potassio piombo ioduro (KPbI3), cesio metilammonio piombo ioduro [Csx(CH3NH3)1-xPbI3), potassio metilammonio piombo ioduro [Kx(CH3NH3)1xPbI3), cesio metilammonio piombo ioduro cloruro [Csx(CH3NH3)1-xPbI3-yCly), cesio formammidinio piombo ioduro [Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3], cesio formammidinio piombo bromuro [Csx(CH(NH2)2)1-xPbBr3], cesio formammidinio piombo ioduro cloruro [Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly], metilammonio stagno ioduro (CH3NH3SnI3), metilammonio stagno bromuro (CH3NH3SnBr3), metilammonio stagno ioduro bromuro (CH3NH3SnIxBr3-x), formammidinio stagno ioduro [CH(NH2)2SnI3], formammidinio stagno ioduro bromuro [CH(NH2)2SnIxBr3-x], nbutilammonio stagno ioduro (C4H12NSnI3), tetra-butilammonio stagno ioduro (C16H36NSnI3), n-butilammonio stagno bromuro (C4H12NSnBr3), tetrabutilammonio stagno bromuro (C16H36NSnBr3), metilammonio stagno piombo ioduro (CH3NH3SnxPb1-xI3), formammidinio stagno piombo ioduro [CH(NH2)2SnxPb1-xI3], o loro miscele. Metilammonio piombo ioduro (CH3NH3PbI3), formammidinio piombo ioduro [CH(NH2)2PbI3], metilammonio formammidinio piombo ioduro cloruro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly], cesio metilammonio piombo ioduro cloruro [Csx(CH3NH3)1-xPbI3-yCly), cesio formammidinio piombo ioduro cloruro [Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly], sono preferiti. Metilammonio piombo ioduro (CH3NH3PbI3) ? ancora pi? preferito.
In accordo con una forma di attuazione preferita della presente invenzione, detto polimero inerte a base di polisaccaridi pu? essere scelto, ad esempio, tra metilcellulosa, 2-idrossietil cellulosa (HEC), idrossipropil cellulosa, metil-2-idrossietil cellulosa, idrossipropilmetil cellulosa, carbossimetil cellulosa, cellulosa acetato, cellulosa acetato ftalato, cellulosa propionato, amido di mais, amido di patate, amido di riso, 2-idrossietil amido, carbossimetil amido, glicogeno. 2-Idrossietil cellulosa (HEC), cellulosa acetato ftalato, amido di mais, sono preferiti.
2-Idrossietil cellulosa (HEC) ? ancora pi? preferita.
In accordo con una forma di attuazione preferita della presente invenzione, detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite comprende:
- un substrato in vetro ricoperto da uno strato di ossido trasparente e conduttivo (TCO), comunemente ossido di stagno drogato con fluoro (SnO2:F) (?Fluorine-doped Tin Oxide? - FTO), oppure ossido di indio stagno (?Indium Tin Oxide? - ITO) che costituisce l?anodo;
- uno strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL), preferibilmente uno strato di poli[bis(4-fenil(2,4,6-trimetilfenil)ammina (PTAA), oppure uno strato di poli[bis(4-butilfenil)-bisfenilbenzidina] (Poly-TPD), oppure uno strato di una miscela di poli(3,4-etilendiossitiofene) e polistirene solfonato (PEDOT:PSS);
- opzionalmente uno strato a base di un materiale per migliorare la bagnabilit?, preferibilmente uno strato di poli(9,9-bis(3?-(N,N-dimetil)-N-etilammonio-propil-2,7-fluorene)-alt-2,7-(9,9-diottilfluorene))dibromuro (PFN-Br);
- uno strato fotoattivo comprendente almeno una perovskite, preferibilmente metilammonio piombo ioduro (CH3NH3PbI3) [il metilammonio piombo ioduro (CH3NH3PbI3) ? la struttura pi? utilizzata in quanto presenta un coefficiente di assorbimento elevato in tutto lo spettro UV e visibile, un ?band-gap? pari a 1,57 eV, prossimo al valore ottimale per massimizzare l?efficienza di conversione ed una considerevole distanza di diffusione degli elettroni e delle lacune elettroniche (o buche) (oltre 100 nm)], e almeno un polimero inerte a base di cellulosa o amido, preferibilmente 2-idrossietil cellulosa (HEC);
- uno strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Electron Transport Layer? - ETL), preferibilmente uno strato di estere metilico dell?acido [6,6]-fenil-C61-butirrico (PC61BM);
- opzionalmente, uno strato a base di un materiale di blocco di lacune (?Hole Blocking Layer? - HBL), preferibilmente uno strato di 2,9-dimetil-4,7-difenil-1,10-fenantrolina (Batocuproina - BCP) o polietilenimmina etossilata (PEIE);
- un contatto metallico noto come ?back contact? che costituisce il catodo, preferibilmente uno strato di oro, di argento, o di alluminio metallico. In accordo con una forma di attuazione preferita della presente invenzione, l?energia elettrica generata da detta almeno una cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite pu? essere trasportata utilizzando un sistema di cablaggio (?wiring system?) che ? connesso con detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite.
Come detto sopra ? un ulteriore oggetto della presente invenzione un procedimento per la preparazione di detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite.
Di conseguenza, ? un ulteriore oggetto della presente invenzione un procedimento per la preparazione di una cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite comprendente i seguenti stadi:
(a) preparare un substrato in vetro ricoperto da uno strato di ossido trasparente e conduttivo (TCO) (anodo);
(b) depositare uno strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL) sul substrato ottenuto in detto stadio (a);
(c) opzionalmente, depositare sullo strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL) ottenuto in detto stadio (b) uno strato a base di un materiale per migliorare la bagnabilit?;
(d) preparare una miscela comprendente precursori della perovskite ed almeno un polimero inerte a base di cellulosa o amido, detto polimero inerte essendo utilizzato in quantit? compresa tra 0,5% in peso e 3,5% in peso, preferibilmente compresa tra 1% in peso e 3% in peso, pi? preferibilmente compresa tra 1,5% in peso e 2,8% in peso, rispetto al peso totale dei precursori della perovskite;
(e) depositare la miscela ottenuta in detto stadio (d) sullo strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL) ottenuto in detto stadio (b), o sullo strato a base di un materiale per migliorare la bagnabilit? ottenuto in detto stadio (c), ottenendosi uno strato fotoattivo; (f) depositare uno strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Electron Transport Layer? - ETL), sullo strato fotoattivo ottenuto in detto stadio (e);
(g) opzionalmente, depositare sullo strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Electron Transport Layer? - ETL) ottenuto in detto stadio (f), uno strato a base di un materiale di blocco di lacune (?Hole Blocking Layer? -HBL);
(h) depositare un contatto metallico noto come ?back contact? che costituisce il catodo, sullo strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Electron Transport Layer? - ETL) ottenuto in detto stadio (f), oppure sullo strato a base di un materiale di blocco di lacune (?Hole Blocking Layer? -HBL) ottenuto in detto stadio (g);
in cui detti stadi (b), (c), (e), (f) e (g), vengono attuati ad una temperatura inferiore a 120?C, preferibilmente compresa tra 20?C e 110?C.
Allo scopo del suddetto procedimento, detto ossido trasparente e conduttivo (TCO), detto strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Hole Transport Layer? - HTL), detto strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Electron Transport Layer? - ETL), detto strato a base di un materiale per migliorare la bagnabilit?, detto strato a base di un materiale di blocco di lacune (?Hole Blocking Layer? - HBL) e detto contatto metallico noto come ?back contact?, sono scelti tra quelli sopra riportati.
Allo scopo del suddetto procedimento, detta miscela comprendente precursori della perovskite ed almeno un polimero inerte a base di cellulosa o amido, comprende:
- almeno un alogenuro scelto tra gli alogenuri dei cationi organici monovalenti o dei cationi inorganici monovalenti sopra riportati, preferibilmente ioduri, cloruri, bromuri, pi? preferibilmente ioduri [ad esempio, metilammonio ioduro (MAI) (CH3NH3I)], ed almeno un alogenuro scelto tra gli alogenuri dei cationi metallici bivalenti sopra riportati, preferibilmente ioduri, cloruri, bromuri, pi? preferibilmente ioduri [ad esempio, ioduro di piombo (PbI2)] come precursori della perovskite;
- almeno un polimero inerte a base di polisaccaridi scelto tra quelli sopra riportati, preferibilmente 2-idrossi-etil cellulosa (HEC).
Allo scopo del suddetto procedimento, detti stadi (b), (c), (e), (f) e (g), possono essere condotti secondo tecniche di deposizione note nell?arte quali, ad esempio, ?spin-coating?, ?spray-coating?, ?ink-jet printing?, ?slot die coating?, ?gravure printing?, ?screen printing?.
Allo scopo del suddetto procedimento, detto stadio (h) pu? essere condotto secondo tecniche note nell?arte quali, ad esempio, evaporazione, polverizzazione catodica, deposizione assistita da fascio di elettroni, ?sputtering?, ?spin coating?, ?gravure printing?, ?flexographic printing?, ?slot die coating?.
Come detto sopra detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite pu? essere vantaggiosamente utilizzata in diverse applicazioni che richiedono la produzione di energia elettrica tramite sfruttamento dell?energia luminosa, in particolare dell?energia delle radiazioni solari quali, ad esempio: sistemi fotovoltaici architettonicamente integrati (?Building Integrated Photo Voltaic? - BIPV); finestre fotovoltaiche; serre; foto-bioreattori; barriere antirumore; illuminotecnica; design; pubblicit?; industria dell?automobile. Inoltre, detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite pu? essere utilizzata sia in modalit? ?stand alone?, sia in sistemi modulari.
Di conseguenza, ? un ulteriore oggetto della presente invenzione, l?uso di detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in: sistemi fotovoltaici architettonicamente integrati (?Building Integrated Photo Voltaic? - BIPV); finestre fotovoltaiche; serre; foto-bioreattori; barriere antirumore; illuminotecnica; design; pubblicit?; industria dell?automobile.
La presente invenzione sar? ora illustrata in maggior dettaglio attraverso forma realizzativa con riferimento alla Figure 1 sotto riportata.
In particolare, la Figura 1 rappresenta una vista in sezione trasversale di una cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite (1) comprendente i seguenti strati: un substrato in vetro (7) ricoperto da uno strato di ossido trasparente e conduttivo (TCO) (anodo) [e.g., ossido di indio stagno (?Indium Tin Oxide? - ITO) o ossido di stagno drogato con fluoro (SnO2:F) (?Fluorine-doped Tin Oxide? - FTO)] (2); uno strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL) [e.g., poli[bis(4-fenil(2,4,6-trimetilfenil)ammina (PTAA), poli[bis(4-butilfenil)-bisfenilbenzidina] (Poly-TPD), o una miscela di poli(3,4-etilendiossitiofene e polistirene solfonato (PEDOT:PSS) (3); opzionalmente uno strato a base di un materiale per migliorare la bagnabilit?, [e.g., poli(9,9-bis(3?-(N,N-dimetil)-N-etilammonio-propil-2,7fluorene)-alt-2,7-(9,9-diottilfluorene))dibromuro (PFN-Br)] (non rappresentato in Figura 1); uno strato fotoattivo comprendente almeno una perovskite [e.g., metilammonio piombo ioduro (CH3NH3PbI3) e almeno un polimero inerte a base di polisaccaridi [e.g., 2-idrossietil cellulosa (HEC)] (4); uno strato a base di un materiale trasportatore di elettroni [?Electron Transport Layer? (ETL)] [e.g., estere metilico dell?acido [6,6]-fenil-C61-butirrico (PC61BM)] (5a); uno strato a base di un materiale di blocco di lacune (?Hole Blocking Layer? -HBL) [e.g., 2,9-dimetil-4,7-difenil-1,10-fenantrolina (Batocuproina - BCP) o polietilenimmina etossilata (PEIE)] (5b); un contatto metallico noto come ?back contact? che costituisce il catodo [e.g., uno strato di oro, di argento o di alluminio metallico] (6).
Allo scopo di meglio comprendere la presente invenzione e per mettere in pratica la stessa, di seguito si riportano alcuni esempi illustrativi e non limitativi della stessa.
Negli esempi che seguono, per maggior semplicit?, viene utilizzato il termine ?cella solare? che ? da intendersi avere lo stesso significato di ?cella fotovoltaica?.
ESEMPIO 1
Preparazione di una cella solare semitrasparente a base di perovskite
A tale scopo, una cella solare a base di perovskite ? stata preparata su un substrato di vetro rivestito di ITO [ossido di indio stagno (?Indium Tin Oxide? ) (Kintec KT18086-1) e patternato (dimensioni 15x15x1 mm; resistenza superficiale ?sheet resistance? pari a 12 ?/cm<2>) precedentemente sottoposto ad una procedura di pulizia consistente in una pulitura manuale, strofinando con un panno che non lascia pelucchi (?lint-free?) imbevuto di un detergente diluito con acqua deionizzata. Il substrato ? stato quindi risciacquato con acqua deionizzata. Successivamente, il substrato ? stato pulito approfonditamente tramite i seguenti metodi in sequenza: bagni ultrasonici in (i) acqua deionizzata pi? detergente (seguito da asciugatura manuale con un panno che non lascia pelucchi (?lintfree?); (ii) acqua distillata [seguito da asciugatura manuale con un panno che non lascia pelucchi (?lint-free?)]; (iii) acetone (Aldrich) e (iv) iso-propanolo (Aldrich) in sequenza. In particolare, il substrato ? stato sistemato in un becher contenente il solvente, posto in un bagno ultrasonico, mantenuto a 40?C, per un trattamento di 10 minuti. Dopo i trattamenti (iii) e (iv), il substrato ? stato asciugato con un flusso di azoto compresso.
Successivamente, il vetro/ITO ? stato ulteriormente pulito tramite trattamento in un dispositivo a ozono (UV Ozone Cleaning System EXPO3 Astel), immediatamente prima di procedere alla fase successiva.
Il substrato cos? trattato era pronto per la deposizione dello strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL). A tale scopo, una soluzione di poli[bis(4-fenil)(2,4,6-trimetil)ammina (PTTA) (Aldrich) in toluene (purezza 99,5% - Aldrich) a concentrazione pari a 1,5 mg/ml, ? stata depositata, tramite ?spin coating? operando ad una velocit? di rotazione pari a 6000 rpm (accelerazione pari a 500 rpm/s), per 30 secondi: il tutto ? stato sottoposto a trattamento termico (?annealing?), a 100?C, per 10 minuti. Lo spessore dello strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL) ? risultato essere pari a 40 nm.
Il substrato cos? ottenuto ? stato posto in una dry box e sopra lo strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL), ? stato depositato lo strato di metilammonio piombo ioduro (CH3NH3PbI3) e 2-idrossietil cellulosa (HEC) operando come segue. A tale scopo, lo ioduro di piombo (PbI2) (purezza 99,9985% - Alfa Aesar) (305,5 mg - 0,66 mmoli), il metilammonio ioduro (MAI) (CH3NH3I) (GreatCell Solar) (104,3 mg - 0,66 mmoli) e la 2-idrossietil cellulosa (HEC) (peso molecolare medio ponderale (Mw) = 250000) (Aldrich) (10,2 mg), preventivamente essiccata in stufa, per 5 giorni, in modo che il contenuto di acqua sia inferiore al 2% in peso, sono stati disciolti in dimetilsolfossido anidro (purezza 99,9% - Aldrich) (1 ml), operando sotto agitazione, ad una temperatura di 80?C, per 3 ore, ottenendosi una soluzione contenente il 27% in peso di precursori della perovskite e lo 0,66% in peso di 2-idrossietil cellulosa (HEC), i.e. il 2,5% in peso di 2-idrossietil cellulosa (HEC) rispetto al peso totale degli altri componenti solidi (i.e. piombo (PbI2) metilammonio ioduro (MAI) (CH3NH3I). La soluzione cos? ottenuta, ? stata depositata su detto strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL), tramite ?spin coating? operando ad una velocit? di rotazione pari a 12000 rpm (accelerazione pari a 1000 rpm/s), per 60 secondi ed il tutto ? stato sottoposto a trattamento termico (?annealing?), a 100?C, per 60 minuti. Lo spessore dello strato di perovskite e 2-idrossietil cellulosa (HEC) ? risultato essere pari a 170 nm.
Il substrato cos? ottenuto era pronto per la deposizione dello strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Electron Transport Layer? - ETL). A tale scopo, una soluzione filtrata di estere metilico dell?acido [6,6]-fenil-C61-butirrico (PC61BM) (Nano-C Products) (25 mg) in clorobenzene anidro (purezza 99,8% -Aldrich) (1 ml), ? stata depositata, tramite ?spin coating? operando ad una velocit? di rotazione pari a 1000 rpm (accelerazione pari a 500 rpm/s), per 60 secondi: il substrato ottenuto ? stato lasciato riposare, a temperatura ambiente (25?C), per 5 minuti. Lo spessore dello strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Electron Transport Layer? - HTL) ? risultato essere pari a 50 nm.
Il substrato cos? ottenuto era pronto per la deposizione dello strato a base di un materiale di blocco di lacune (?Hole Blocking Layer? - HBL). A tale scopo, una soluzione di 2,9-dimetil-4,7-difenil-1,10-fenatrolina (Batocuproina - BCP) (purezza 96% - Aldrich) (5 mg) in alcol iso-propilico anidro (purezza 99,5% -Aldrich) (10 ml) ottenuta operando sotto agitazione a 80?C, per 3 ore, ? stata depositata, tramite ?spin coating? operando ad una velocit? di rotazione pari a 6000 rpm (accelerazione pari a 1000 rpm/s), per 20 secondi, il substrato ottenuto ? stato lasciato riposare, a temperatura ambiente (25?C), per 5 minuti. Lo spessore dello strato a base di un materiale di blocco di lacune (?Hole Blocking Layer? -HBL) ? risultato essere pari a 5 nm.
Successivamente, sopra detto strato a base di un materiale di blocco di lacune (?Hole Blocking Layer? - HBL), ? stato depositato il ?back contact? (catodo) d?oro (Au), tramite evaporazione. Allo scopo ? stato utilizzato un evaporatore Kurt J. Lesker, operando ad una pressione pari a 2x10<-6 >mmHg e ad una velocit? pari a 0,2 Angstrom/sec, mascherando opportunamente l?area della cella solare in modo da ottenere un?area attiva pari a 4 mm<2>. Lo spessore del ?back contact? (catodo) d?oro (Au) ? risultato essere pari a 10 nm.
Gli spessori sono stati misurati tramite microscopia elettronica a scansione utilizzando un microscopio a scansione elettronica (?Scanning Electron Microscope? - SEM) Jeol 7600f, dotato di un cannone elettronico ad emissione di campo, operando con tensione acceleratrice compresa tra 1 kV e 5 kV, e sfruttando il segnale proveniente da elettroni secondari.
La caratterizzazione elettrica della cella solare semitrasparente a base di perovskite cos? ottenuta, ? stata effettuata a temperatura ambiente (25?C). Le curve densit? di corrente-tensione (J-V) sono state acquisite con un sourcemeter Keithley<? >2400 collegato ad un personal computer per la raccolta dei dati. La fotocorrente ? stata misurata esponendo la cella solare alla luce di un simulatore solare Newport 91160A (Newport Corp), posto ad una distanza di 10 mm da detta cella solare semitrasparente, equipaggiato con una sorgente di luce allo Xenon di 300 W, utilizzando uno spot di illuminazione pari a 100 mm x 100 mm: in Tabella 1, sono riportati i parametri caratteristici come valori medi.
L?intensit? della luce ? stata tarata con una cella solare al silicio standard (?VLSI Standard? - SRC-100-RTD-KG5).
Inoltre, detta cella solare semitrasparente a base di perovskite ? stata sottoposta alla misura della trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] (i.e. AVT > 20%), misurata nell?intervallo compreso tra 400 nm e 800 nm, utilizzando uno spettrofotometro UV-vis (VarianAU/DN^MS-100s): la misura ? stata effettuata sia sulla cella solare semitrasparente a base di perovskite completa, sia sulla cella solare semitrasparent a base di perovskite prima della deposizione del ?back contact? (catodo) di oro (Au): in Tabella 1, sono riportati i risultati ottenuti come valori medi.
In particolare, in Tabella 1 vengono riportati, nell?ordine: il numero dell?Esempio di riferimento; la composizione dello strato fotoattivo a base di perovskite e 2-idrossietilcellulosa; FF (?Fill Factor? - fattore di riempimento); Voc (?Open Circuit Voltage?- fotovoltaggio a circuito aperto); Jsc (?short-circuit photocurrent density? - densit? di corrente in corto-circuito); PCE (?Power Conversion Efficiency? - efficienza di conversione energetica]; AVT (?Average Visible Transmittance? - trasparenza nella regione del visibile) (cella solare completa e cella solare senza catodo d?oro).
ESEMPIO 2
Preparazione di una cella solare semitrasparente a base di perovskite
La cella solare semitrasparente a base di perovskite ? stata ottenuta utilizzando la stessa procedura riportata nell?Esempio 1, con l?unica differenza derivante dall?impiego di precursori della perovskite e di 2-idrossietil cellulosa (HEC) in concentrazioni diverse.
A tale scopo, lo ioduro di piombo (PbI2) (purezza 99,9985% - Alfa Aesar) (272,6 mg - 0,59 mmoli), il metilammonio ioduro (MAI) (CH3NH3I) (GreatCell Solar) (94 mg - 0,66 mmoli) e la 2-idrossietil cellulosa (HEC) (peso molecolare medio ponderale (Mw) = 250000) (Aldrich) (9,2 mg), preventivamente essiccata in stufa, per 5 giorni, in modo che il contenuto di acqua sia inferiore al 2% in peso, sono stati disciolti in dimetilsolfossido anidro (purezza 99,9% - Aldrich) (1 ml), operando sotto agitazione, ad una temperatura di 80?C, per 3 ore, ottenendosi una soluzione contenente il 25% in peso di precursori della perovskite e lo 0,62% in peso di 2-idrossietil cellulosa (HEC), i.e. il 2,5% in peso di 2-idrossietil cellulosa (HEC) rispetto al peso totale degli altri componenti solidi (i.e. piombo (PbI2) metilammonio ioduro (MAI) (CH3NH3I). La soluzione cos? ottenuta, ? stata depositata su detto strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL), tramite ?spin coating? operando ad una velocit? di rotazione pari a 12000 rpm (accelerazione pari a 1000 rpm/s), per 60 secondi ed il tutto ? stato sottoposto a trattamento termico (?annealing?), a 100?C, per 60 minuti. Lo spessore dello strato di perovskite e 2-idrossietil cellulosa (HEC) ? risultato essere pari a 120 nm.
La caratterizzazione elettrica della cella solare semitrasparente a base di pervskite ottenuta ? stata effettuata come sopra descritto: in Tabella 1, sono riportati i parametri caratteristici come valori medi.
ESEMPIO 3
Preparazione di una cella solare semitrasparente a base di perovskite
La cella solare semitrasparente a base di perovskite ? stata ottenuta utilizzando la stessa procedura riportata nell?Esempio 1, con l?unica differenza derivante dall?impiego di precursori della perovskite e di 2-idrossietil cellulosa (HEC) in concentrazioni diverse.
A tale scopo, lo ioduro di piombo (PbI2) (purezza 99,9985% - Alfa Aesar) (204,5 mg - 0,44 mmoli), il metilammonio ioduro (MAI) (CH3NH3I) (GreatCell Solar) (70,5 mg - 0,44 mmoli) e la 2-idrossietil cellulosa (HEC) (peso molecolare medio ponderale (Mw) = 250000) (Aldrich) (6,9 mg), preventivamente essiccata in stufa, per 5 giorni, in modo che il contenuto di acqua sia inferiore al 2% in peso, sono stati disciolti in dimetilsolfossido anidro (purezza 99,9% - Aldrich) (1 ml), operando sotto agitazione, ad una temperatura di 80?C, per 3 ore, ottenendosi una soluzione contenente il 20% in peso di precursori della perovskite e lo 0,5% in peso di 2-idrossietil cellulosa (HEC), i.e. il 2,5% in peso di 2-idrossietil cellulosa (HEC) rispetto al peso totale degli altri componenti solidi (i.e. piombo (PbI2) metilammonio ioduro (MAI) (CH3NH3I). La soluzione cos? ottenuta, ? stata depositata su detto strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL), tramite ?spin coating? operando ad una velocit? di rotazione pari a 12000 rpm (accelerazione pari a 1000 rpm/s), per 60 secondi ed il tutto ? stato sottoposto a trattamento termico (?annealing?), a 100?C, per 60 minuti. Lo spessore dello strato di perovskite e 2-idrossietil cellulosa (HEC) ? risultato essere pari a 80 nm.
La caratterizzazione elettrica della cella solare semitrasparente ottenuta ? stata effettuata come sopra descritto: in Tabella 1, sono riportati i parametri caratteristici come valori medi.
Tabella 1
<(1)>: ?Fill Factor? (fattore di riempimento);
<(2)>: ?Open Circuit Voltage? (fotovoltaggio a circuito aperto);
<(3)>: ?short-circuit photocurrent density? (densita di corrente in corto-circuito); <(4)>: ?Power Conversion Efficiency? (efficienza di conversione energetica); <(5a)>: ?Average Visible Transmittance? (trasparenza nella regione del visibile) (cella solare semitrasparente a base di perovskite completa);
<(5b)>: ?Average Visible Transmittance? (trasparenza nella regione del visibile) (cella solare semitrasparente a base di perovskite senza catodo di oro); <(6)>: metilammonio piombo ioduro [(CH3NH3)PbI3] [(tra parentesi % in peso di precursori della perovskite (i.e. piombo (PbI2) metilammonio ioduro (MAI) (CH3NH3I)];
<(7)>: 2-idrossietil cellulosa (HEC) (tra parentesi, % in peso di 2-idrossietil cellulosa (HEC) rispetto al peso totale degli altri componenti solidi (i.e. piombo (PbI2) metilammonio ioduro (MAI) (CH3NH3I)].
Dai dati riportati in Tabella 1 si evince che la cella solare semitrasparente a base di perovskite oggetto della presente invenzione mostra di avere sia una buona efficienza di conversione energetica [?Power Conversion Efficiency? - (PCE)] (i.e. PCE >10%), sia una buona trasparenza nella regione del visibile [?Average Visible Transmittance? - (AVT)] (i.e. AVT > 20%) (misurata nell?intervallo compreso tra 400 nm e 800 nm, detto risultato essendo ottenuto senza influire negativamente sulle restanti propriet? elettriche, i.e. sui valori di FF (?Fill Factor? - fattore di riempimento), Voc (?Open Circuit Voltage?- fotovoltaggio a circuito aperto); Jsc (?short-circuit photocurrent density? - densita di corrente in cortocircuito).
Claims (8)
1. Cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in cui lo strato di perovskite comprende almeno un polimero inerte a base di polisaccaridi in quantit? compresa tra 0,5% in peso e 3,5% in peso, preferibilmente compresa tra 1% in peso e 3% in peso, pi? preferibilmente compresa tra 1,5% in peso e 2,8% in peso, rispetto al peso totale dei precursori della perovskite.
2. Cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in accordo con la rivendicazione 1, in cui detta perovskite ? scelta tra trialogenuri organometallici aventi formula generale ABX3 in cui:
- A rappresenta un catione organico monovalente quale metilammonio (CH3NH3<+>), formammidinio [CH(NH2)2<+>], n-butilammonio (C4H12N<+>), tetra-butilammonio (C16H36N<+>), o loro miscele; oppure A rappresenta un catione inorganico monovalente quale cesio (Cs<+>), rubidio (Rb<+>), potassio (K<+>), litio (Li<+>), sodio (Na<+>), rame (Cu<+>), argento (Ag<+>), o loro miscele; o loro miscele;
- B rappresenta un catione metallico divalente quale piombo (Pb<2+>), stagno (Sn<2+>), o loro miscele;
- X rappresenta un anione alogenuro quale iodio (I-), cloro (Cl-), bromo (Br-), o loro miscele.
3. Cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in accordo con la rivendicazione 1 o 2, in cui detta perovskite ? scelta tra: metilammonio piombo ioduro (CH3NH3PbI3), metilammonio piombo bromuro (CH3NH3PbBr3), metilammonio piombo cloruro (CH3NH3PbCl3), metilammonio piombo ioduro bromuro (CH3NH3PbIxBr3-x), metilammonio piombo ioduro cloruro (CH3NH3PbIxCl3-x), formammidinio piombo ioduro [CH(NH2)2PbI3], formammidinio piombo bromuro [CH(NH2)2PbBr3], formammidinio piombo cloruro [CH(NH2)2PbCl3], formammidinio piombo ioduro bromuro [CH(NH2)2PbIxBr3-x], formammidinio piombo ioduro cloruro [CH(NH2)2PbIxCl3-x], metilammonio formammidinio piombo ioduro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3], metilammonio formammidinio piombo bromuro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbBr3], metilammonio formammidinio piombo cloruro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbCl3], metilammonio formammidinio piombo ioduro cloruro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly], metilammonio formammidinio piombo ioduro bromuro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3-yBry], nbutilammonio piombo ioduro (C4H12NPbI3), tetra-butilammonio piombo ioduro (C16H36NPbI3), n-butilammonio piombo bromuro (C4H12NPbBr3), tetra-butilammonio piombo bromuro (C16H36NPbBr3), cesio piombo ioduro (CsPbI3), rubidio piombo ioduro (RbPbI3), potassio piombo ioduro (KPbI3), cesio metilammonio piombo ioduro [Csx(CH3NH3)1-xPbI3), potassio metilammonio piombo ioduro [Kx(CH3NH3)1-xPbI3), cesio metilammonio piombo ioduro cloruro [Csx(CH3NH3)1-xPbI3-yCly), cesio formammidinio piombo ioduro [Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3], cesio formammidinio piombo bromuro [Csx(CH(NH2)2)1-xPbBr3], cesio formammidinio piombo ioduro cloruro [Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3-yCly], metilammonio stagno ioduro (CH3NH3SnI3), metilammonio stagno bromuro (CH3NH3SnBr3), metilammonio stagno ioduro bromuro (CH3NH3SnIxBr3-x), formammidinio stagno ioduro [CH(NH2)2SnI3], formammidinio stagno ioduro bromuro [CH(NH2)2SnIxBr3-x], n-butilammonio stagno ioduro (C4H12NSnI3), tetrabutilammonio stagno ioduro (C16H36NSnI3), n-butilammonio stagno bromuro (C4H12NSnBr3), tetra-butilammonio stagno bromuro (C16H36NSnBr3), metilammonio stagno piombo ioduro (CH3NH3SnxPb1-
xI3), formammidinio stagno piombo ioduro [CH(NH2)2SnxPb1-xI3], o loro miscele; preferibilmente tra metilammonio piombo ioduro (CH3NH3PbI3), formammidinio piombo ioduro [CH(NH2)2PbI3], metilammonio formammidinio piombo ioduro cloruro [(CH3NH3)x(CH(NH2)2)1-xPbI3-
yCly], cesio metilammonio piombo ioduro cloruro [Csx(CH3NH3)1-xPbI3-
yCly), cesio formammidinio piombo ioduro cloruro [Csx(CH(NH2)2)1-xPbI3-
yCly]; ancora pi? preferibilmente ? metilammonio piombo ioduro (CH3NH3PbI3).
4. Cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto polimero inerte a base di polisaccaridi ? scelto tra metilcellulosa, 2idrossietil cellulosa (HEC), idrossipropil cellulosa, metil-2-idrossietil cellulosa, idrossipropilmetil cellulosa, carbossimetil cellulosa, cellulosa acetato, cellulosa acetato ftalato, cellulosa propionato, amido di mais, amido di patate, amido di riso, 2-idrossietilamido, carbossimetil amido, glicogeno; preferibilmente tra 2-idrossietil cellulosa (HEC), cellulosa acetato ftalato, amido di mais; pi? preferibilmente ? 2-idrossietil cellulosa.
5. Cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente: - un substrato in vetro ricoperto da uno strato di ossido trasparente e conduttivo (TCO), comunemente ossido di stagno drogato con fluoro (SnO2:F) (?Fluorine-doped Tin Oxide? - FTO), oppure ossido di indio stagno (?Indium Tin Oxide? - ITO) che costituisce l?anodo; - uno strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL), preferibilmente uno strato di poli[bis(4-fenil(2,4,6-trimetilfenil)ammina (PTAA), oppure uno strato di poli[bis(4-butilfenil)-bisfenilbenzidina] (Poly-TPD), oppure uno strato di una miscela di poli(3,4-etilendiossitiofene) e polistirene solfonato (PEDOT:PSS);
- opzionalmente, uno strato a base di un materiale per migliorare la bagnabilit?, preferibilmente uno strato di poli(9,9-bis(3?-(N,N-dimetil)-N-etilammonio-propil-2,7fluorene)-alt-2,7-(9,9-diottilfluorene))dibromuro (PFN-Br);
- uno strato fotoattivo comprendente almeno una perovskite, preferibilmente metilammonio piombo ioduro (CH3NH3PbI3), e almeno un polimero inerte a base di cellulosa o amido, preferibilmente 2-idrossietil cellulosa (HEC);
- uno strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Electron Transport Layer? - ETL), preferibilmente uno strato di estere metilico dell?acido [6,6]-fenil-C61-butirrico (PC61BM);
- opzionalmente, uno strato a base di un materiale di blocco di lacune (?Hole Blocking Layer? - HBL), preferibilmente uno strato di 2,9-dimetil-4,7-difenil-1,10-fenantrolina (Batocuproina - BCP) o polietilenimmina etossilata (PEIE);
- un contatto metallico noto come ?back contact? che costituisce il catodo, preferibilmente uno strato di oro, di argento, o di alluminio metallico.
6. Cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l?energia elettrica generata da detta almeno una cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite ? trasportata utilizzando un sistema di cablaggio (?wiring system?) che ? connesso con detta cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite.
7. Procedimento per la preparazione di una cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite comprendente i seguenti stadi:
(a) preparare un substrato in vetro ricoperto da uno strato di ossido trasparente e conduttivo (TCO) (anodo);
(b) depositare uno strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL) sul substrato ottenuto in detto stadio (a);
(c) opzionalmente, depositare sullo strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL) ottenuto in detto stadio (b) uno strato a base di un materiale per migliorare la bagnabilit?;
(d) preparare una miscela comprendente precursori della perovskite ed almeno un polimero inerte a base di cellulosa o amido, detto polimero inerte essendo utilizzato in quantit? compresa tra 0,5% in peso e 3,5% in peso, preferibilmente compresa tra 1% in peso e 3% in peso, pi? preferibilmente compresa tra 1,5% in peso e 2,8% in peso, rispetto al peso totale dei precursori della perovskite;
(e) depositare la miscela ottenuta in detto stadio (d) sullo strato a base di un materiale trasportatore di lacune (?Hole Transport Layer? - HTL) ottenuto in detto stadio (d), o sullo strato a base di un materiale per migliorare la bagnabilit? ottenuto in detto stadio (c), ottenendosi uno strato fotoattivo;
(f) depositare uno strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Electron Transport Layer? - ETL), sullo strato fotoattivo ottenuto in detto stadio (e);
(g) opzionalmente, depositare sullo strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Electron Transport Layer? - ETL) ottenuto in detto stadio (g), uno strato a base di un materiale di blocco di lacune (?Hole Blocking Layer? - HBL);
(h) depositare un contatto metallico noto come ?back contact? che costituisce il catodo, sullo strato a base di un materiale trasportatore di elettroni (?Electron Transport Layer? - ETL) ottenuto in detto stadio (f), oppure sullo strato a base di un materiale di blocco di lacune (?Hole Blocking Layer? - HBL) ottenuto in detto stadio (g);
in cui detti stadi (b), (c), (e), (f) e (g), vengono attuati ad una temperatura inferiore a 120?C, preferibilmente compresa tra 20?C e 110?C.
8. Uso di una cella fotovoltaica (o cella solare) semitrasparente a base di perovskite in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in: sistemi fotovoltaici architettonicamente integrati (?Building Integrated Photo Voltaic? - BIPV); finestre fotovoltaiche; serre; foto-bioreattori; barriere antirumore; illuminotecnica; design; pubblicit?; industria dell?automobile.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102020000014470A IT202000014470A1 (it) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | Celle fotovoltaiche semitrasparenti a base di perovskite e procedimento per la loro preparazione |
| BR112022025651A BR112022025651A2 (pt) | 2020-06-17 | 2021-06-16 | Células fotovoltaicas semitransparentes à base de perovskita e processo para prepará-las |
| CA3183150A CA3183150A1 (en) | 2020-06-17 | 2021-06-16 | Semi-transparent perovskite-based photovoltaic cells and process for preparing them |
| EP21732581.0A EP4169083A1 (en) | 2020-06-17 | 2021-06-16 | Semi-transparent perovskite-based photovoltaic cells and process for preparing them |
| AU2021293998A AU2021293998A1 (en) | 2020-06-17 | 2021-06-16 | Semi-transparent perovskite-based photovoltaic cells and process for preparing them |
| CN202180043532.1A CN115943745A (zh) | 2020-06-17 | 2021-06-16 | 半透明钙钛矿基光伏电池及其制备方法 |
| PCT/IB2021/055299 WO2021255657A1 (en) | 2020-06-17 | 2021-06-16 | Semi-transparent perovskite-based photovoltaic cells and process for preparing them |
| US18/010,967 US20230232705A1 (en) | 2020-06-17 | 2021-06-21 | Semi-transparent perovskite-based photovoltaic cells and process for preparing them |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102020000014470A IT202000014470A1 (it) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | Celle fotovoltaiche semitrasparenti a base di perovskite e procedimento per la loro preparazione |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT202000014470A1 true IT202000014470A1 (it) | 2021-12-17 |
Family
ID=72473679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT102020000014470A IT202000014470A1 (it) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | Celle fotovoltaiche semitrasparenti a base di perovskite e procedimento per la loro preparazione |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230232705A1 (it) |
| EP (1) | EP4169083A1 (it) |
| CN (1) | CN115943745A (it) |
| AU (1) | AU2021293998A1 (it) |
| BR (1) | BR112022025651A2 (it) |
| CA (1) | CA3183150A1 (it) |
| IT (1) | IT202000014470A1 (it) |
| WO (1) | WO2021255657A1 (it) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114944457B (zh) * | 2022-05-12 | 2023-04-07 | 深圳职业技术学院 | 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
| CN116744706A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-09-12 | 河北师范大学 | 三醋酸纤维素在钙钛矿太阳能电池中的应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170084399A1 (en) * | 2014-02-26 | 2017-03-23 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organiztion | Process of forming a photoactive layer of a perovskite photoactive device |
| EP3296378A1 (en) * | 2015-05-14 | 2018-03-21 | Beijing Institute Of Technology | Perovskite/polymer composite luminescent material, preparation method and application |
-
2020
- 2020-06-17 IT IT102020000014470A patent/IT202000014470A1/it unknown
-
2021
- 2021-06-16 WO PCT/IB2021/055299 patent/WO2021255657A1/en active Application Filing
- 2021-06-16 BR BR112022025651A patent/BR112022025651A2/pt unknown
- 2021-06-16 AU AU2021293998A patent/AU2021293998A1/en active Pending
- 2021-06-16 CN CN202180043532.1A patent/CN115943745A/zh active Pending
- 2021-06-16 CA CA3183150A patent/CA3183150A1/en active Pending
- 2021-06-16 EP EP21732581.0A patent/EP4169083A1/en active Pending
- 2021-06-21 US US18/010,967 patent/US20230232705A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170084399A1 (en) * | 2014-02-26 | 2017-03-23 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organiztion | Process of forming a photoactive layer of a perovskite photoactive device |
| EP3296378A1 (en) * | 2015-05-14 | 2018-03-21 | Beijing Institute Of Technology | Perovskite/polymer composite luminescent material, preparation method and application |
Non-Patent Citations (13)
| Title |
|---|
| AHARON S., ADVANCED MATERIALS INTERFACES, vol. 2, 2015 |
| BAG S., NANO ENERGY, vol. 30, 2016, pages 542 - 548 |
| CHANG C.-Y., CHEMISTΗ OFMATERIALS, vol. 27, 2015, pages 7119 - 7127 |
| CHO S.-P., SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLARCELLS, vol. 196, 2019, pages 1 - 8 |
| CHU H.-Y., CELLULOSES, 2019 |
| EPERON G. E., ACS NANO, vol. 8, 2014, pages 591 - 598 |
| HE J., CHEMPUSCHEM, vol. 18, 2016, pages 1292 - 1298 |
| JUNG J. W., ADVANCED ENERGYMATERIALS, vol. 5, 2015, pages 1500486 |
| KWON H.-C., ADVANCED ENERGY MATERIALS, vol. 6, 2016, pages 1601055 |
| STAV RAHMANY AND LIOZ ETGAR: "Semitransparent Perovskite Solar Cells", ACS ENERGY LETT., vol. 5, 6 April 2020 (2020-04-06), pages 1519 - 1531, XP002802280, DOI: /10.1021/acsenergylett.0c00417A * |
| XUE Q., ADVANCED ENERGY MATERIALS, vol. 7, 2017, pages 1602333 |
| YANG J., APPLIED MATERIALS & INTETFACES, vol. 11, 2019, pages 13491 - 13498 |
| ZUO L., ADVANCED MATERIALS, vol. 31, 2019, pages 1901683 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021255657A1 (en) | 2021-12-23 |
| US20230232705A1 (en) | 2023-07-20 |
| EP4169083A1 (en) | 2023-04-26 |
| CN115943745A (zh) | 2023-04-07 |
| AU2021293998A1 (en) | 2023-02-02 |
| CA3183150A1 (en) | 2021-12-23 |
| BR112022025651A2 (pt) | 2023-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Simple route to interconnected, hierarchically structured, porous Zn2SnO4 nanospheres as electron transport layer for efficient perovskite solar cells | |
| Tran et al. | Low-temperature solution-processed SnO2 nanoparticles as a cathode buffer layer for inverted organic solar cells | |
| Castro-Hermosa et al. | Perovskite photovoltaics on roll-to-roll coated ultra-thin glass as flexible high-efficiency indoor power generators | |
| Mahmud et al. | Low temperature processed ZnO thin film as electron transport layer for efficient perovskite solar cells | |
| Chen et al. | Bulk heterojunction perovskite solar cells based on room temperature deposited hole-blocking layer: suppressed hysteresis and flexible photovoltaic application | |
| US10374181B2 (en) | Photoactive layer production process | |
| CN108012568A (zh) | 使用石墨烯作为导电透明电极的钙钛矿基太阳能电池 | |
| Kyaw et al. | Improved inverted organic solar cells with a sol–gel derived indium-doped zinc oxide buffer layer | |
| EP3251157B1 (en) | Method for fabricating a photovoltaic device | |
| Choi et al. | Improved performance of ZnO nanostructured bulk heterojunction organic solar cells with nanowire-density modified by yttrium chloride introduction into solution | |
| Yoon et al. | Carbon nanotubes embedded poly (3, 4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) hybrid hole collector for inverted planar perovskite solar cells | |
| US20230232705A1 (en) | Semi-transparent perovskite-based photovoltaic cells and process for preparing them | |
| Alidaei et al. | Efficiency enhancement of perovskite solar cells using structural and morphological improvement of CH3NH3PbI3 absorber layers | |
| He et al. | TiO2 single crystalline nanorod compact layer for high-performance CH3NH3PbI3 perovskite solar cells with an efficiency exceeding 17% | |
| Thakur et al. | Structural, optical and excitonic properties of urea grading doped CH3NH3PbI3 thin films and their application in inverted-type perovskite solar cells | |
| Wang et al. | Structural, optical and flexible properties of CH3NH3PbI3 perovskite films deposited on paper substrates | |
| Liang et al. | Uniform, high crystalline,(100) crystal orientated perovskite films without PbI2 residue by controlling the nanostructure of PbI2 | |
| Dao et al. | Mesoporous TiO2 electron transport layer engineering for efficient inorganic-organic hybrid perovskite solar cells using hydrochloric acid treatment | |
| WO2020223617A1 (en) | Bio-molecular engineering strategy for efficient perovskite materials and devices | |
| Lai et al. | Enhancement of photovoltaic performance and moisture stability of perovskite solar cells by modification of tin phthalocyanine (SnPc) | |
| WO2012057455A2 (ko) | 코어/쉘 금속산화물 나노입자를 이용한 효율적인 유기태양전지 및 이의 제조방법 | |
| Xie et al. | Highly air-stable and efficient CH3NH3PbI3 solar cells enhanced by ZnO-embedded PCBM electron transport layers | |
| An et al. | Germinant ZnO nanorods as a charge-selective layer in organic solar cells | |
| Yeh et al. | Large active area inverted tandem polymer solar cell with high performance via insertion of subnano-scale silver layer | |
| Gupta et al. | Optimization and development of ITO-free plasmonic gold nanoparticles assisted inverted organic solar cells |