Les principaux avantages de cette technique sont qu’elle est bien adaptée pour le dépôt de grande surface, le prototypage rapide et l’impression par conception, ce qui suggère un potentiel élevé pour la fabrication roll-to-roll. Bien que ce système puisse fournir un aperçu du photovoltaïque inorganique, il peut également être appliqué à d’autres systèmes tels que le photovoltaïque organique ou la biophysique. Mason McCormick, un étudiant de premier cycle du laboratoire Sinitsky, démontrera la procédure de synthèse chimique.
Dylan Richmond, du laboratoire Ilie, fera la démonstration d’une procédure d’impression. Pour préparer le précurseur de l’oléate de césium ajouter 0,203 grammes de carbonate de césium 10 millilitres d’octadecène et 1,025 millilitres d’acide oléique à un flacon de fond rond à trois cous contenant 2,54 centimètres de barre magnétique remuer. Placez un thermomètre dans l’un des cous de la fiole du fond rond par l’intermédiaire d’un septum en caoutchouc.
Ensuite, placez un septum en caoutchouc dans l’un des cous restants de la fiole du fond rond et fixez le troisième cou à la ligne de gaz azoté par une ligne Schlenk. Placer le mélange sous l’atmosphère azoté. Chauffer le mélange à 150 degrés Celsius en remuant constamment à une vitesse d’agitation de 399 millimètres par seconde jusqu’à ce que le carbonate de césium se dissolve complètement.
Par la suite, baisser la température à 100 degrés Celsius pour éviter les précipitations et la décomposition de l’oléate de césium et continuer à remuer à une vitesse d’agitation de 399 millimètres par seconde. Pour préparer le précurseur de bromure de plomb d’oleylamine ajouter 1,35 millimoles de bromure de plomb 37,5 millilitres d’octadecène 7,5 millilitres d’olaylamine et 3,75 millilitres d’acide oléique à un flacon de fond rond de trois cous contenant une barre magnétique de remuer. Ensuite, placez un thermomètre dans l’un des cous de la fiole du fond rond et scellez avec du film polymère.
Placer un septum en caoutchouc dans l’un des cous restants de la fiole du fond rond et fixer le troisième cou à la conduite de gaz azoté par une ligne Schlenk. Placer le mélange sous l’atmosphère azoté. Chauffer le mélange à 100 degrés Celsius en remuant constamment à une vitesse d’agitation de 599 millimètres par seconde jusqu’à ce que le bromure de plomb soit complètement dissous.
Maintenant, chauffer le mélange à 170 degrés Celsius avec agitation constante et observer le changement de couleur en jaune foncé une fois que la température atteint 170 degrés Celsius. Continuer à remuer à 170 degrés Celsius. À l’aide d’une seringue en verre de deux millilitres avec un extrait d’aiguille de calibre 18 de 10 centimètres de long, 1,375 millilitres de précurseur d’oléate de césium provenant de la fiole du bas rond à trois cous.
Injectez rapidement ce précurseur dans le flacon de fond rond à trois cous contenant le précurseur du bromure de plomb d’oleylamine. Après avoir attendu cinq secondes, retirez le flacon de fond rond à trois cous du feu et plongez-le dans un bain d’eau glacée. Séparez également la solution dans le flacon de fond rond à trois cous en deux tubes à essai.
Ajouter 25 millilitres d’acétone à chacune des solutions supernatantes. Ensuite, séparez les points quantiques à l’aide d’une centrifugeuse à 2431,65 G pendant cinq minutes à température ambiante. Maintenant dissoudre les points quantiques séparés en 10 à 25 millilitres de cyclohexane.
Pour s’assurer que les encres imprimées à l’emplacement désiré tracent une ligne droite au bord du disque et continuent sur le plateau de disque CD. Placez le substrat désiré sur les images d’encre imprimées sur le disque et fixez-le au disque à l’aide d’un adhésif tel que du ruban adhésif à double face. Avant de remplir les cartouches d’encre, assurez-vous que le couvercle orange est installé correctement sur le fond de la cartouche d’encre pour empêcher l’encre de se déverser.
À l’aide d’une pipette, injecter l’encre à points quantiques préparée dans le haut de la cartouche d’encre. Une fois que la cartouche est remplie à la quantité désirée d’encre branchez le dessus avec le septum en caoutchouc et retirez soigneusement le couvercle orange. Placez ensuite la cartouche d’encre dans la tête de l’imprimante et assurez-vous que c’est snaps en place.
Insérez ensuite les cartouches restantes avant de passer à l’étape suivante. À ce stade, l’imprimante acceptera le plateau de disque et imprimera des perovskites sur le substrat. Après l’impression est complète vérifier que les encres effectivement imprimé sur le substrat que l’engorgement est un problème commun.
Enfin, maintenez une lampe UV sur le substrat pour vérifier si l’impression a été un succès et un film de luminescing est observé. La caractérisation des perovskites inorganiques synthétisés est essentielle pour confirmer la structure cristalline. Les résultats de défraction de rayon X indiquent que les encres quantiques cristallines de point de bromure de fil de césium préparées utilisant ce protocole maintiennent une structure orthorhombic de perovskite de température ambiante après le processus d’impression de jet d’encre.
Il est bien connu que les propriétés optiques de ces points quantiques perovskite inorganiques sont sensibles à la taille quantique des points et à la stoichiométrie des atomes inorganiques et halides. Le profil de photoluminescence du bromure de plomb de césium montre un pic autour de 520 nanomètres et le profil d’absorption optique montre un pic excitonique autour de 440 nanomètres. Les mesures actuelles de tension et de tension de capacitance ont été prises pour les films imprimés dans des conditions sombres et lumineuses comme indiqué ici.
Sous illumination, le type mesuré a augmenté linéairement et indique que les films sont photoactifs. Les films présentent une très faible capacité dans des conditions sombres lorsqu’il n’y a pas d’éclairage. Comme on peut le voir ici.
Sous éclairage lumineux, la capacité mesurée par parti pris zéro augmente et est une autre indication que les films sont photoactifs. Tout en essayant cette procédure, il est important de se rappeler de garder la tête de l’imprimante et les joints aussi propres que possible. Cela finira par dicter l’impression réussie.
Suite à cette procédure, d’autres méthodes comme la microscopie de sonde et la luminescence résolue dans le temps peuvent être effectuées afin de répondre à des questions supplémentaires comme ce qu’est la terminaison de surface et la morphologie de surface, et quelles sont les dynamiques de recombinaison de l’exciton. Après son développement, cette technique a ouvert la voie à des chercheurs dans les domaines de la chimie, de la physique et de la science des matériaux afin d’explorer des systèmes photovoltaïques prêts à rouler, composés de matériaux semi-conducteurs organiques et inorganiques et des interfaces de dispositifs associées. Cette technique s’est avérée être un excellent outil éducatif car elle a été introduite dans le cours de laboratoire de chimie inorganique de niveau supérieur à l’Université du Nebraska-Lincoln pour initier les étudiants à une variété de concepts importants allant de la synthèse calycienne et la taille quantique affecte au photovoltaïque et les énergies renouvelables.
N’oubliez pas que travailler avec des produits à base de plomb et des solvants comme l’hexane, le cyclohexane ou l’acétone peut être extrêmement dangereux et des précautions telles que l’utilisation de vêtements de protection appropriés et une ventilation adéquate doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.
