• Universitat de València

• Nathan Jacques Rodkey
• Bas Antonius Hendrikus Huisman

La preparación de películas finas uniformes sin el uso de disolventes es crucial para una amplia gama de aplicaciones, desde recubrimientos hasta dispositivos semiconductores. Los dispositivos típicos basados ​​en semiconductores son transistores, diodos emisores de luz y células solares. Se necesitan películas homogéneas para preparar recubrimientos de alto rendimiento, LED y células solares.

Los métodos utilizados para preparar películas delgadas de perovskita son procesos basados ​​en soluciones que necesitan usar disolventes de coordinación para disolver las sales precursoras inorgánicas y procesos basados en vacío que son procesos sin disolventes y ampliamente utilizados en aplicaciones industriales. Ambos métodos tienen limitaciones. Aquellos a partir de soluciones debido a la necesidad de utilizar disolventes coordinantes para disolver las sales precursoras inorgánicas. Estos disolventes, como la dimetilformamida (DMF) o el dimetilsulfóxido (DMSO), tienen un alto punto de ebullición, lo que dificulta su eliminación completa de la película terminada.

El desarrollo de perovskitas con tecnologías basadas en vacío no ha sido sencillo. Esto se debe en gran medida a los compuestos orgánicos involucrados en el proceso, por ejemplo, sales de metilamonio (MA) y formamidinio (FA), que son necesarios para ofrecer dispositivos de mayor eficiencia. El calentamiento prolongado de estas sales orgánicas cerca de sus temperaturas de sublimación conduce a su descomposición. Lo que limita gravemente el rendimiento de la producción y hace que el proceso no sea rentable como proceso industrial. La complejidad de las composiciones de perovskita y la cantidad de compuestos que se encuentran en las celdas de alta eficiencia ha aumentado en los últimos años. Controlar estas fuentes de sublimación de manera eficaz durante largos períodos de tiempo es un gran desafío. Por tanto, todavía existe la necesidad de encontrar un método de producción de capas finas de perovskita adecuado para procesos industriales.

Investigadores de la Universitat de València han desarrollado un nuevo proceso para obtener películas finas mediante un método de evaporación de vapor que supera los inconvenientes de los métodos actuales al desacoplar el calentamiento de la fuente de la presencia de los polvos. Además, se ha diseñado un aparato especial que permite el suministro controlado de los polvos a un crisol precalentado dentro de una cámara de alto vacío. Esto permite depositar películas lisas de perovskita con espesores superiores a 100 nm que se utilizan para preparar células solares y diodos emisores de luz.

Al introducir polvo de forma incremental, en cantidades de µg, la invención es capaz de solucionar los problemas de la pulverización rampante, las vías de degradación competitivas y los espesores de película limitados que los actuales procesos de evaporación instantánea presentan. Con este proceso, es posible obtener perovskitas con hasta seis componentes, como un proceso de fuente única y sin chisporroteo, y demostrar su rendimiento en dispositivos.

La invención es aplicable en la fabricación de dispositivos semiconductores tales como células solares, transistores y diodos emisores de luz.

El método de la invención tiene las siguientes ventajas:

• Producción de películas de perovskita híbridas orgánico-inorgánicas uniformes y lisas.
• Producción de películas delgadas de materiales que constan de múltiples componentes, cada uno con una temperatura de sublimación diferente.
• Es simple y rápido, por lo que es posible reducir los costos de producción y acelerar la fabricación del dispositivo.

• Patente concedida