• Universitat de València

• Nathan Jacques Rodkey
• Bas Antonius Hendrikus Huisman

La preparació de pel·lícules fines uniformes sense l'ús de dissolvents és crucial per a una àmplia gamma d'aplicacions, des de recobriments fins a dispositius semiconductors. Els dispositius típics basats en semiconductors són transistors, díodes emissors de llum i cèl·lules solars. Es necessiten pel·lícules homogènies per a preparar recobriments d'alt rendiment, LED i cèl·lules solars.

Els mètodes utilitzats per a preparar pel·lícules primes de perovskita són processos basats en solucions que necessiten usar dissolvents de coordinació per a dissoldre les sals precursores inorgàniques i processos basats en buit que són processos sense dissolvents i àmpliament utilitzats en aplicacions industrials. Tots dos mètodes tenen limitacions. Aquells a partir de solucions a causa de la necessitat d'utilitzar dissolvents coordinants per a dissoldre les sals precursores inorgàniques. Aquests dissolvents, com la dimetilformamida (DMF) o el dimetilsulfòxid (DMSO), tenen un alt punt d'ebullició, la qual cosa dificulta la seua eliminació completa de la pel·lícula acabada.

El desenvolupament de perovskitas amb tecnologies basades en buit no ha sigut senzill. Això es deu en gran manera als compostos orgànics involucrats en el procés, per exemple, ixes de metilamoni (DT.) i formamidini (FA), que són necessaris per a oferir dispositius de major eficiència. El calfament prolongat d'aquestes sals orgàniques prop de les seues temperatures de sublimació condueix a la seua descomposició. El que limita greument el rendiment de la producció i fa que el procés no siga rendible com a procés industrial. La complexitat de les composicions de perovskita i la quantitat de compostos que es troben en les cel·les d'alta eficiència ha augmentat en els últims anys. Controlar aquestes fonts de sublimació de manera eficaç durant llargs períodes de temps és un gran desafiament. Per tant, encara existeix la necessitat de trobar un mètode de producció de capes fines de perovskita adequat per a processos industrials.

Investigadors de la Universitat de València han desenvolupat un nou procés per a obtindre pel·lícules fines mitjançant un mètode d'evaporació de vapor que supera els inconvenients dels mètodes actuals en desacoblar el calfament de la font de la presència de les pólvores. A més, s'ha dissenyat un aparell especial que permet el subministrament controlat de les pólvores a un cresol precalfat dins d'una càmera d'alt buit. Això permet depositar pel·lícules llises de perovskita amb grossàries superiors a 100 nm que s'utilitzen per a preparar cèl·lules solars i díodes emissors de llum.

En introduir pols de manera incremental, en quantitats de µg, la invenció és capaç de solucionar els problemes de la polvorització rampant, les vies de degradació competitives i les grossàries de pel·lícula limitats que els actuals processos d'evaporació instantània presenten. Amb aquest procés, és possible obtindre perovskites amb fins a sis components, com un procés de font única i sense espetarregue, i demostrar el seu rendiment en dispositius.

La invenció és aplicable en la fabricació de dispositius semiconductors com ara cèl·lules solars, transistors i díodes emissors de llum.

El mètode de la invenció té els següents avantatges:

• Producció de pel·lícules de perovskita híbrides orgànic-inorgàniques uniformes i llises.
• Producció de pel·lícules primes de materials que consten de múltiples components, cadascun amb una temperatura de sublimació diferent.
• És simple i ràpid, per la qual cosa és possible reduir els costos de producció i accelerar la fabricació del dispositiu.

• Patent concedida