无铅光伏吸收剂的溶液处理 "银铋碘" 三元薄膜

此方法可以帮助您回答有关如何为环保薄膜太阳能电池制造溶液可加工银-双碘三元半导体并采用应用等关键问题。该技术的主要优点是银-双碘溶液制造，然后用作薄膜太阳能电池中的无铅光伏吸收器，具有显微装置结构。该技术在生产环保薄膜太阳能电池方面具有潜在的应用潜力，因为银-二碘三元半导体是无铅、空气稳定的光伏吸收器。

要开始为紧凑型二氧化钛层制备前体溶液，请将8毫升无水乙醇放在20毫升玻璃瓶中，然后开始大力搅拌。在搅拌乙醇滴中加入0.74毫升的异丙酰胺钛。然后迅速加入0.06毫升的浓缩盐酸。

在室温下搅拌混合物12至24小时，形成前体溶液。接下来，用2%水性八氧醇-9、丙酮和异丙醇，对裸露的一英寸一英寸的FTO基板进行15分钟的声波处理。在70摄氏度的烤箱中干燥干净的基材一小时，让它在空气中冷却到室温。

然后，将基板固定到旋转涂布夹上。用紧凑型二氧化钛层前体溶液填充 1 毫升或 3 毫升注射器，并连接 0.2 纳米注射器过滤器。将溶液过滤成小瓶。

将过滤前体溶液的200微升涂在基材上，以完全覆盖基材。以 3000 RPM 的速度旋转基材 30 秒。在500摄氏度的烤箱中将薄膜放入一小时。

然后关闭热量，让基板在空气中冷却到室温，这通常需要大约六个小时。接下来，将涂层基材浸入四氯化钛水性0.12摩尔溶液中。将基板浸泡在70摄氏度的烤箱中30分钟。

之后，在去离子水中彻底冲洗基材，以去除残留的四氯化钛。将薄膜在500摄氏度下退去一小时，然后让薄膜冷却到空气中的室温。冷却后，将紧凑型二氧化钛涂层基板存放在氮气下，供以后使用。

在5毫升玻璃瓶中开始制备中孔二氧化钛纳米颗粒层的前体溶液，将0.5克50纳米二氧化钛纳米颗粒膏与1.75克异丙醇和0.5克三氯苯酚混合。加入搅拌棒到小瓶中搅拌，直到糊状物完全溶解。这通常需要大约一个小时。

接下来，在旋转涂布器上固定一个紧凑的二氧化钛涂层 FTO 基板，并在基板表面应用 200 微升的纳米颗粒溶液。以 5000 RPM 的速度旋转基材 30 秒。将涂层的基板在500摄氏度的烤箱中退去一小时，并允许其冷却至室温。

然后在70摄氏度下将基板浸泡在水性0.12摩尔四氯化钛溶液中30分钟。用去电化水彻底冲洗基材。在500摄氏度下摄氏一小时，让它冷却到空气中的室温。

将涂有紧凑和中孔二氧化钛层的基材存放在氮气下，供以后使用。开始制备银碘二溴二苯醚、银二比二甲酸酯薄膜，在低湿度下充满氮的手套箱中，结合0.3克二氧化二氮-三碘化物、0.06克碘化银和3毫升氮丁胺。大力涡旋混合物，直到固体大部分溶解，然后注射器通过0.2微米聚四氟乙烯过滤器过滤前体溶液。

接下来，将所需的基板固定到旋转涂布器上，并应用过滤前体溶液的 200 微升。以 6000 RPM 的速度旋转基材 30 秒。将基板放在热板上，加热至 150 摄氏度。

在该温度下将薄膜退去 30 分钟，然后快速将其从热板中取出以淬火。在充满氮气的手套箱中，将10毫克P3HT和1毫升氯苯混合。在 50 摄氏度下搅拌混合物 30 分钟，完全溶解 P3HT，然后用 0.2 微米 PTFE 注射器过滤器过滤混合物。

接下来，在旋转涂布器上固定涂有银二比二氧化钛的 FTO 基板。将 100 微升的 P3HT 溶液涂抹到基材上，并在 4000 RPM 或 30 秒时旋转涂层基材。将 P3HT 薄膜放在热板上，预热至 130 摄氏度，10 分钟。

让基板冷却到手套箱中的室温。最后，使用热蒸发器以0.5微秒的速度在基板上沉积100纳米的黄金，形成太阳能电池的顶级金接触。用这种方法制造了碘化银与二丁三丁的银-二丁-碘三层薄膜，1:2、1:1和2:1摩尔银比。

1:2的影片显示了一个约42度的峰值，与一个立方结构有关。1:1 和 2:1 的胶片观察到峰分裂，表示六边形结构。1:2胶片吸收的波长比2:1胶片长。

此外，1:2薄膜表面光滑，颗粒较大，而在2:1薄膜上观察到多余碘化银颗粒。因此，1:2电影被选定作进一步研究。X射线衍射表明，1:2薄膜在立方相完全结晶需要150摄氏度的退火温度。

这部电影在空中稳定了至少10天。FTIR光谱表明，残留的n-丁胺在较低的退火温度下仍然与二氧化二丁和碘化银的微弱复杂，抑制了银-二丁胺-碘基块的形成。随着退火温度的升高，谷物变得更大，包装更密集。

在150摄氏度下退火的薄膜也具有最适合用于太阳能电池的吸收特性。总体而言，在150摄氏度下退火的银二比质六溴二氮薄膜显示出适合太阳能电池使用的能量特性。这项技术为可溶液处理薄膜太阳能电池的研究人员铺平了道路，以进一步开发银-二碘三元半导体在无铅和空气稳定薄膜太阳能电池等应用中的方法。

在尝试此程序时，您可能希望使用低于 20% 的受控湿度，使用银-双碘前体溶液对基材进行旋转涂层。如果在湿度达到或超过 30% 的湿度下旋转涂层前体溶液，则由于高度反应和照片而看到黄色，如果您无法控制旋转涂层中的湿度，您可以在 N 填充手套箱中旋转前体溶液。但是，请记住，您必须在手套箱完成后完全清除手套箱。