Un arco iris electrónico - espectrómetro de perovskita mediante impresión de chorro de tinta

04.01.2022 - Alemania

Investigadores del Laboratorio de Innovación HySPRINT del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) y de la Humboldt Universität zu Berlin (HU) han utilizado una avanzada técnica de impresión por chorro de tinta para producir una amplia gama de dispositivos fotodetectores basados en un semiconductor híbrido de perovskita. Mediante la mezcla de sólo tres tintas, los investigadores pudieron ajustar con precisión las propiedades del semiconductor durante el proceso de impresión. La impresión por chorro de tinta es ya un método de fabricación establecido en la industria, que permite un procesamiento de soluciones rápido y barato. La ampliación de las capacidades de la inyección de tinta desde el recubrimiento de grandes superficies hasta la síntesis combinatoria de materiales abre la puerta a nuevas posibilidades de fabricación de diferentes tipos de componentes electrónicos en un solo paso de impresión.

Las perovskitas de haluro metálico fascinan a los investigadores del mundo académico y de la industria por su amplia gama de posibles aplicaciones. La fabricación de componentes electrónicos con este material es especialmente atractiva porque es posible a partir de una solución, es decir, de una tinta. Las sales disponibles en el mercado se disuelven en un disolvente y luego se depositan en un sustrato. El grupo que rodea al profesor Emil List-Kratochvil, jefe de un grupo de investigación conjunto de HZB y HU, se centra en la construcción de este tipo de dispositivos mediante métodos de fabricación avanzados, como la impresión por chorro de tinta. La impresora extiende la tinta sobre un sustrato y, tras secarse, se forma una fina película semiconductora. La combinación de varios pasos con diferentes materiales permite producir células solares, LED o fotodetectores en apenas unos minutos.

La impresión por chorro de tinta es ya una técnica consolidada en la industria, no sólo para periódicos y revistas, sino también para materiales funcionales. Las perovskitas de haluro metálico son especialmente interesantes para la impresión por chorro de tinta, ya que sus propiedades pueden ajustarse mediante su composición química. Los investigadores de HZB ya han utilizado la impresión por chorro de tinta para fabricar células solares y LEDs con perovskitas. Las capacidades de impresión por chorro de tinta se ampliaron en 2020, cuando el grupo de la Dra. Eva Unger utilizó por primera vez un enfoque combinatorio de la impresión por chorro de tinta, para imprimir diferentes composiciones de perovskita en busca de un mejor material para las células solares.

Enfoque de impresión combinatoria hacia la producción industrial de dispositivos electrónicos

Ahora, en este trabajo actual, el equipo en torno al profesor Emil List-Kratochvil ha encontrado una interesante aplicación para una gran serie de perovskitas dentro de los dispositivos fotodetectores selectivos de longitud de onda. "La impresión combinatoria por chorro de tinta no sólo puede utilizarse para examinar diferentes composiciones de materiales para células solares", explica, "sino que también nos permite fabricar múltiples dispositivos separados en un solo paso de impresión". De cara a un proceso industrial, esto permitiría la producción a gran escala de múltiples dispositivos electrónicos. Combinados con circuitos electrónicos impresos, los fotodetectores formarían un sencillo espectrómetro: delgado como el papel, impreso en cualquier superficie, potencialmente flexible, sin necesidad de un prisma o rejilla para separar las longitudes de onda entrantes.

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Publicación original

Vincent R. F. Schröder, Felix Hermerschmidt, Sabrina Helper, Carolin Rehermann, Giovanni Ligorio, Hampus Näsström, Eva L. Unger, Emil J. W. List-Kratochvil; "Using Combinatorial Inkjet Printing for Synthesis and Deposition of Metal Halide Perovskites in Wavelength-Selective Photodetectors"; Advanced Engineering Materials; 2021

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