DOPED MIXED CATION PEROVSKITE MATERIALS AND DEVICES EXPLOITING SAME

• Main Authors: PIGNOLET, ALAIN, CLOUTIER, SYLVAIN, KA, IBRAHIMA, NECHACHE, RIAD, ASUO, IVY MAWUSI, GEDAMU, DAWIT MINALE
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 17.12.2020
• Subjects: AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUSPOLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR; BASIC ELECTRIC ELEMENTS; CHEMISTRY; CRYSTAL GROWTH; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; METALLURGY; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; SEMICONDUCTOR DEVICES; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; SINGLE-CRYSTAL-GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL ORUNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL

Organic-inorganic halide perovskite (OIHP) materials offer promising material properties, simple solution processability, low material cost, high photon absorption, carrier mobilities, and tunable band gap are suitable for large area coatings in the fabrication of optical displays, LEDs, photovoltaic cells and photodetectors. However, OIHP stability and shelf life have been limited to date as exposed perovskite films do not survive long in ambient air causing further issues for large scale OIHP based device production and deployment. Accordingly, the inventors have established three-cation material system variants using an innovative single solution thiocyanate (SCN) doped three cation material system allowing tailoring of perovskite grain size and microstructure to minimize degradation from exposure to atmospheric conditions. Further, solvent engineering techniques using the innovative single solution SCN doped three cation material system established by the inventors allow for large area processing, compact OIHP films with large crystal grains (> 4 µm), and passivated grain boundaries. L'invention concernd des matériaux pérovskite à halogénure inorganique-inorganique (OIHP) qui offrent des propriétés de matériau prometteuses, une aptitude au traitement de solution simple, un faible coût de matériau et une absorption de photons élevée, des mobilités de porteurs, et une bande interdite accordable sont appropriés pour des revêtements de grande surface dans la fabrication d'écrans optiques, de DEL, de cellules photovoltaïques et de photodétecteurs. Cependant, la stabilité de l'OIHP et la durée de conservation ont été limitées à ce jour comme des Films de pérovskite exposés ne survivent pas longtemps à l'air ambiant provoquant d'autres problèmes pour la production et le déploiement de dispositifs basés sur OIHP à grande échelle. En conséquence, les inventeurs ont établi des variantes de système de matériau à trois cations à l'aide d'un système de matériau à trois cations dopé au thiocyanate de solution unique (SCN) innovant permettant la personnalisation de la taille et de la microstructure de grain de pérovskite pour réduire au minimum la dégradation de l'exposition à des conditions atmosphériques. En outre, des techniques d'ingénierie de solvant utilisant le système innovant de matériaux cationiques dopés par SCN en solution unique établies par les inventeurs permettent un traitement de grande surface, des films OIHP compacts avec de grands grains cristallins (> 4 µm), et des délimitations de grain passivés.