Si desidera ringraziare il Dott. Felix Castellano (BGSU) e NR Neal per le discussioni consulenza e di valore. Riconosciamo con gratitudine Obor &quot;Materiale Reti&quot; del programma e State University Bowling Green per il sostegno finanziario. Questo lavoro è stato in parte sostenuto dalla NSF sotto Award CHE - 1112227.

1. Sintesi di nanocristalli di base ZnSe 8 <ol><li> Luogo 7,0 g di APS e di ancoretta magnetica in un pallone a tre collo. </li><li> In un pallone a parte, unire 0,063 g Se e 2.4 TOP ml e aggiungere una barra di agitazione magnetica. La miscela di TOP e selenio dovrebbe essere degassato sotto vuoto per 30 min. </li><li> Degas APS per 90 min a 120 ° C, poi mettere sotto flusso di Ar con scarico vetrata. </li><li> APS calore a 300 ° C e, e iniettare miscela Se. Che temperatura di ritorno a 300 ° C. </li><li> Iniettare 1,0 ml di Et 2 Zn (10% in peso. In esano) al pallone di reazione e permettono di reagire a 265 ° C per circa 3 minuti, o fino a quando il picco di assorbanza eccitone sposta ad una lunghezza d&#39;onda desiderata (λ = 350-400 nm), sulla quale togliere il pallone dal mantello riscaldante. </li><li> Una volta che la temperatura del pallone di reazione scende a ~ 60 ° C, aggiungere 12 ml di metanolo e scissione tra due da 15 ml provette per centrifuga, rabbocco con metanolo. Centrifugare per 5 minuti e versare viala fase liquida. Riprendere il nanocristalli precipitate in toluene e ripetere. </li></ol> 2. Crescita di Rods CdS su ZnSe Nuclei 9 <ol><li> Unire 3,0 g TOPO, 0,280 g ODPA, 0,080 g HPA, e 0,090 g di CdO e aggiungere una barra di agitazione magnetica in un pallone a tre collo. </li><li> In un pallone a parte, unire 0,120 g S e 4.0 TOP ml e aggiungere una barra di agitazione magnetica. </li><li> Degassare CdO soluzione per 45 minuti a 150 ° C e TOP per 45 min a 120 ° C, poi mettere sotto flusso di Ar con scarichi vetrate. </li><li> Riscaldare la soluzione CdO a 380 ° C fino CdO è sciolto e la soluzione è limpida e incolore. Nel frattempo, riscaldare la soluzione S a 120 ° C fino a quando S è sciolto e la miscela è trasparente ed incolore. </li><li> Aggiungere tutto il ZnSe dal passaggio 1 alla soluzione S. </li><li> Aggiungere 2,0 ml di TOP alla soluzione Cd e lasciare che la temperatura di ritorno a 380 ° C. Dopo 380 ° C viene raggiunto, immediatamente iniettare la soluzione S nella soluzione Cd. </li><li>Attendere che i nanotubi di crescere per 6-9 minuti, compreso il tempo di recupero della temperatura, e togliere il pallone dal mantello di riscaldamento. La più la soluzione viene lasciata sul fuoco, il più delle aste sarà. </li><li> Il prodotto può essere un gel verde, aggiungere cloroformio per liquefare e suddivisa in due fiale. </li><li> Nanocristalli precipitato in etanolo, versare la fase liquida, e riprendere il nanocristalli precipitate in cloroformio. </li></ol> 3. Crescita di Pt Suggerimento su Rods CdS 10 <ol><li> Unire 0,2 ml OA, 0,2 ml oleilammina, 10 ml di etere di difenile, e 43 mg di 1,2-Hexadecanediol e aggiungere una barra di agitazione magnetica in un pallone. </li><li> Degassare la miscela per 1 ora a 80 ° C, quindi messo sotto flusso di Ar e aumentare temperatura a 200 ° C. </li><li> Aggiungere una miscela di aste CdS in cloroformio e 20 mg Pt (II) acetilacetonato. Dopo 5-7 minuti la miscela di reazione essendo a 190 ° C, la soluzione diventa nero. Togliere la beuta dal fuoco. </li><li> Nanocristalli precipitato in un 100:03 miscela di metanolo al cloroformio con una centrifuga e versare la fase liquida. Riprendere i cristalli precipitati in cloroformio e ripetere. </li></ol> 4. Scambio Ligand con MUA 11 <ol><li> In una fiala, disperdere nanotubi in 10 ml di cloroformio. </li><li> Aggiungere 0,1 g MUA alla soluzione nanorod e sonicare finché tutto il MUA è disciolto. </li><li> In un flacone separato, sciogliere 0,1 g di KOH in 20 ml di acqua distillata tripla (TDW). </li><li> Aggiungere circa 5,0 ml di soluzione TDW alla soluzione nanorod e agitare energicamente. </li><li> Centrifugare la miscela dal passo 4,4 a 6000 rpm per 1 min per separare le fasi acquosa ed organica. </li><li> Raccogliere il top (acquosa) di fase e aggiungere metanolo per ottenere una soluzione che è 3:1 metanolo all&#39;acqua. </li><li> Centrifugare la miscela dal punto 4,6 a 6000 rpm per 2 minuti a nanocristalli precipitare. Versare la fase liquida e redisperse i cristalli precipitati dalla sonicating in TDW. </li><li> Se la ofase rganic nel passaggio 4,5 conserva ancora un po &#39;del colore della soluzione originale nanocristalli, ripetere i passaggi da 4,4 con 4.7. </li></ol> 5. Sintesi di PbS Cores (Adattato da rif. 12) <ol><li> Combina 0,49 g PbO, 18 ml ODE, e 1-16 ml di OA (a seconda della dimensione desiderata, i rendimenti di OA più grandi particelle) e aggiungere una barra di agitazione magnetica in un pallone a tre collo. </li><li> In un pallone a parte, aggiungere 10 ml di ODE e un ancoretta magnetica. </li><li> Degas entrambi i flaconi per 1 ora a 120 ° C, poi mettere sotto flusso di Ar. </li><li> Riscaldare la soluzione Pb a 135 ° C. Nel frattempo, raffreddare il pallone contenente solo ODE a temperatura ambiente. </li><li> Aggiungere 0,21 ml TMS alla ODE temperatura ambiente, quindi iniettare il composto nella soluzione di Pb a 135 ° C. </li><li> Riscaldare il miscuglio a 135 ° C per 1-5 minuti (a seconda delle dimensioni desiderate, più rendimenti riscaldamento particelle più grandi), e riporre in un bagno di ghiaccio per placare la reazione. </li><li> Nanocristalli precipitare in acetone distillata, versare dif la fase liquida, e ridisciogliere cristalli precipitati in toluene. Ripetere altre due volte. </li></ol> 6. Crescita di CdS Shell su PbS Cores 13 <ol><li> Unire 1,0 g CdO, 6 ml di OA, e 15 ml di ODE e aggiungere una barra di agitazione magnetica in un pallone a tre collo. </li><li> In un pallone a parte aggiungere 20-40 mg di nuclei PbS disciolti in toluene e di ancoretta magnetica. </li><li> Riscaldare la soluzione CdO a 280 ° C fino a quando la soluzione è limpida e incolore, poi raffreddare fino a 100 ° C. </li><li> Riscaldare la soluzione PBS a 110 ° C per non più di 5 min a bollire in eccesso, ma non tutti, solvente, quindi iniettare la soluzione Cd. </li><li> Riscaldare lentamente la miscela di reazione di 120-160 ° C (a seconda dello spessore desiderato shell). Per sottili gusci (1-2 monostrati) spegnere la reazione immediatamente dopo l&#39;iniezione della soluzione Cd. </li><li> Una volta raggiunta la temperatura desiderata, la reazione quench mettendo il pallone in un bagno di ghiaccio. </li><li> Precipitare cristalli in etanolo, pour la fase liquida, e ridisciogliere i cristalli precipitati in toluene. Ripetere due volte. Il ciclo di pulizia finale, ridisciogliere e memorizzare i cristalli in ottani anidro. </li></ol> 7. Preparazione di TiO 2 sulle FTO / vetro Substrati <ol><li> Mano lavare il vetro rivestito FTO con detersivo (Alconox) e sciacquare con acqua deionizzata. </li><li> Sonicare il vetro in metanolo, acetone, quindi isoproponal, per 5 min ciascuno e secco con flusso di Ar. </li><li> Posizionare il vetro in un bagno di 75 mM TiCl 4 in acqua deionizzata e calore (in aria) per 30 min a 70 ° C. </li><li> Sciacquare il bicchiere con acqua deionizzata e asciugare con Ar, allora il calore (in aria) a 450 ° C per 1 ora e lasciate raffreddare a temperatura ambiente. </li><li> Mentre il vetro si raffredda, sciogliere TiO 2 pasta Dyesol terpinolo in un rapporto 3:1 in peso. </li><li> Posto 3 gocce della miscela 2 TiO sul centro del lato FTO di un vetrino a secco che è stato trattato con TiCl 4 unagiro d per 6 secondi a 700 giri al minuto e 1 min a 2.000 giri al minuto. </li><li> Ricottura la diapositiva in aria a 450-500 ° C fino a quando il film diventa marrone, poi chiaro. </li></ol> 8. Spin Coating PbS / CdS in un film <ol><li> Tutte le fasi di spin coating vengono eseguite in un cassetto portaoggetti argon. </li><li> Luogo 4-5 gocce di PBS / CdS in numero di ottano (10 mg / ml) in una diapositiva ancora dal punto 7 e lasciare che si sviluppa fino al centro comincia ad asciugarsi, quindi girare per 5 secondi a 600 giri al minuto poi 15 sec a 2.500 giri al minuto. </li><li> Luogo 10 gocce di una 01:03 MPA: soluzione metanolo sulla diapositiva, a coprire interamente la superficie, e di spin per 5 secondi a 600 giri al minuto, poi 15 sec a 2.500 giri al minuto. </li><li> Lavare la superficie con metanolo mettendo 10 gocce sul vetrino e filatura per 5 secondi a 600 giri al minuto, poi 15 sec a 2.500 giri al minuto. </li><li> Lavare la superficie con ottano da stesso metodo come passo 8,4. </li><li> Ripetere i passaggi 8,2-8,5 per ogni strato successivo del film. </li><li> Ricuocere la pellicola dopo ogni terzo strato a 150 ° C per 15 min. Lo scanner finale pellicola dovrebbe avere un&#39;assorbanza vicino 1,5 alla lunghezza d&#39;onda del picco della NC. </li></ol> 9. Dip PBS / CdS rivestimento Films <ol><li> Preparare una soluzione di 0,43 g di acetato di cadmio in 80 ml di metanolo in un becher grande abbastanza per sommergere completamente il campione. </li><li> Preparare una soluzione di solfuro di sodio nonaidrato (Na 2 S • 9H 2 O) in 80 ml ​​di metanolo in un becher grande abbastanza per sommergere completamente il campione. </li><li> Immergere il campione per 1 min nel bagno cadmio, e risciacquare con metanolo. Poi immergere per 1 min nel bagno Sulfer, e risciacquare con metanolo. </li><li> Ripetere il passaggio fino a 9,3 pori sono riempiti (in genere 4-8 volte). </li><li> Ricottura campione a 150 ° C per 15 min. </li></ol> 10. Trattare Films con CTAB 14 <ol><li> Luogo 0,25 ml di CTAB, disciolto in metanolo, ad una concentrazione di 10 mg / ml, il film di passaggio 9 e lasciate riposare per 1 minuto, poi ruotare a 2500 rpm per 30 sec. </li&gt; <li> Sciacquarlo con 10 gocce di metanolo e spin fino a secco. </li><li> Ripetere 10.1 e 10.2, una volta. </li></ol> 11. Risultati rappresentativi L&#39;evoluzione degli spettri di assorbimento ed emissione corrispondente a ZnSe / CdS / NCS Pt durante ogni fase della sintesi è tracciato in figura 1. Si può notare che la Figura 1b esprime picchi di assorbanza a 350 nm e ~ ~ 450, caratteristici di ZnSe e CD rispettivamente, e, in particolare, visualizza ora l&#39;insorgenza di un picco FL a ~ 550 nm. Questa caratteristica FL è un risultato di decadimento emissivo eccitonico attraverso l&#39;ZnSe / interfaccia CdS. Questo tipo II interdomain FL viene poi bruscamente raffreddato mediante la crescita della punta Pt (figura 1c), a causa della rapida iniezione di elettroni delocalizzato nella parte metallica. Questo ultra-veloce separazione di carica permette di utilizzare l&#39;elettrone per la riduzione fotocatalitica di acqua. Idrofile ligandi MUA sono poi aggiunti per facilitare the rimozione del foro dal dominio ZnSe, aumentando la stabilità inibendo l&#39;ossidazione del nucleo semiconduttore, consentendo la riduzione prolungata del solare H 2 (Figura 2). Come risultato di foro scavenging, i leganti organici diventano suscettibili di fotodegradazione, ma questo può essere semplicemente attenuato mediante l&#39;aggiunta di leganti freschi, come mostrato nella Figura 2. Pertanto, non l&#39;introduzione di ligandi idrofili solo rendere l&#39;acqua CN solubile, ma anche regolare l&#39;energetica del sistema per proteggere la nanostruttura a costo di poco costoso, facile da sostituire tensioattivi organici. Per PbS / CdS nanocristalli solidi, figura 3a e 3b mostra uno schema del processo di fabbricazione e il dispositivo finale. Figura 3c, un&#39;immagine TEM del core / shell nanocristalli, mostra che gli infiltrati CdS uniformemente attorno al nucleo PBS. Il solido nanocristallo è dimostrato essere relativamente priva di pori inFigura 3d, un&#39;immagine SEM della sezione trasversale di un dispositivo. Un risultato della crescita della conchiglia, che è osservabile, è un blueshift sia l&#39;assorbanza e picchi di emissione. Questo spostamento viene attribuito al nucleo PbS restringimento come gli ioni Cd infiltrarsi ulteriormente nel nucleo, e può essere visto in Figura 4. Un forte aumento delle emissioni può essere visto in figura 4, a causa della maggiore confinamento quantistico fornita dalla shell CdS. Lo strato CdS non solo aumenta l&#39;emissione, inoltre protegge il nucleo, aumentando la stabilità termica del solido, fino a quasi 200 ° C, circa 50 ° C superiore a quella di un nanocristallo PbS solido sola. Le celle solari costruite utilizzando questa architettura solida nanocristalli non solo hanno mostrato una migliore stabilità termica, ma hanno anche dimostrato di avere tensioni di circuito superiore aperte (alto come 0,7 V) rispetto ai film legati organicamente collegati. Questi film hanno anche mostrato una maggiore tolleranza molto alle atmosfere di ossigeno, della durata di several giorni in condizioni atmosferiche normali senza degrado. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig1.jpg" /> Proprietà Figura 1. Ottiche di heteronanocrystals fabbricato. (A). L&#39;assorbanza di CN ZnSe mostrare una caratteristica eccitonico a λ = 390 nm. Emissione Bandage non è stata osservata per questi esempi. (B). Emissione ed assorbimento di ZnSe / CdS nanotubi cresciuti da ZnSe NC core. (C). Assorbanza del ZnSe / CdS nanotubi dopo la deposizione Pt. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig2.jpg" /> Figura 2. Evoluzione della produzione di idrogeno su MUA limitato ZnSe / CdS / Pt heteronanocrystals. La produzione di idrogeno è ripreso con l&#39;aggiunta di nuovi leganti per il ZnSe / CdS / nanoparticelle Pt. Il tasso di produzione di H2 (la pendenza della curva sperimentale nuovo) dopo aggiunta di leganti freschi (8-12<html> hr) è circa la stessa prima della degradazione iniziale (0-8 ore). <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig3.jpg" /> Figura 3. Rappresentazione schematica di (a) le fasi coinvolte nella fabbricazione di nanocristalli solidi e (b) il dispositivo fotovoltaico finale. Qui di seguito sono immagini SEM di (c) PBS / CdS nucleo / guscio nanocristalli e (d) una vista laterale del solido nanocristallo. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig4.jpg" /> Modifiche Figura 4. Nell&#39;assorbimento (basso) ed emissione (cima NC PbS risultante dalla deposizione di circa 1 monostrato del guscio CdS. La contrazione del nucleo PbS dallo scambio cationico si riflette come uno spostamento ≈ 150 nm sia spettri. L&#39;intensità PbS fluorescenza è aumentata a causa della formazione di tipo 1 eterostruttura. ve_content &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig5.jpg" /> Figura 5. Rappresentazione schematica di allineamento livello di energia in un (a) ZnSe / CdS / Pt core / asta / strutture di punta e (b) ZnTe / CdS / Pt core / asta / punta strutture. La scelta di materiali appropriati è della massima importanza in questi dispositivi, come i fori di ZnTe strutture seminati sedersi in un livello di energia che rende il trasporto per il ligando sfavorevole.

<ol>
	<li>Kamat, P. V., Flumiani, M., Dawson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+-+Metal+and+Metal-+Semiconductor+Composite+Nanoclusters.">Metal - Metal and Metal- Semiconductor Composite Nanoclusters.</a> Colloids Surf. A. 202, 269-279 (2002).</li><li>Dawson, A., Kamat, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexation+of+Gold+Nanoparticles+with+Radiolytically+Generated+Thiocyanate+Radicals+((SCN)2.">Complexation of Gold Nanoparticles with Radiolytically Generated Thiocyanate Radicals ((SCN)2.</a> J. Phys. Chem. B. 105, 960-966 (2001).</li><li>Borensztein, Y., Delannoy, L., Djedidi, A., Barrera, R. G., Louis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+of+the+Plasmon+Resonance+of+Gold+Nanoparticles+in+Au/TiO2+Catalyst+under+Oxidative+and+Reducing+Atmospheres.">Monitoring of the Plasmon Resonance of Gold Nanoparticles in Au/TiO2 Catalyst under Oxidative and Reducing Atmospheres.</a> J. Phys. Chem. C. 114, 9008 (2010).</li><li>Acharya, K. P., Khnayzer, R. S., O'Connor, T., Diederich, G., Kirsanova, M., Klinkova, A., Roth, D., Kinder, E., Imboden, M., Zamkov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Role+of+Hole+Localization+in+Sacrificial+Hydrogen+Production+by+Semiconductor-Metal+Heterostructured+Nanocrystals.">The Role of Hole Localization in Sacrificial Hydrogen Production by Semiconductor-Metal Heterostructured Nanocrystals.</a> Nano Lett. 11, 2919 (2011).</li><li>Amirav, L., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+Hydrogen+Production+with+Tunable+Nanorod+Heterostructures.">Photocatalytic Hydrogen Production with Tunable Nanorod Heterostructures.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1, 1051-1054 (2010).</li><li>Pattantyus-Abraham, A. G., Kramer, I. J., Barkhouse, A. R., Wang, X., Konstantatos, G., Debnath, R., Levina, L., Raabe, I., Nazeeruddin, M. K., Gratzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depleted-Heterojunction+Colloidal+Quantum+Dot+Solar+Cells.">Depleted-Heterojunction Colloidal Quantum Dot Solar Cells.</a> ACS Nano. 4, 3374-3380 (2010).</li><li>Kinder, E., Moroz, P., Diederich, G., Johnson, A., Kirsanova, M., Nemchinov, A., O'Connor, T., Roth, D., Zamkov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+All-Inorganic+Nanocrystal+Solids+through+Matrix+Encapsulation+of+Nanocrystal+Arrays.">Fabrication of All-Inorganic Nanocrystal Solids through Matrix Encapsulation of Nanocrystal Arrays.</a> J. Amer. Chem. Soc. 133, 20488-20499 (2011).</li><li>Davide, C. P., Liberato, M., Lucia, C. M., Stefan, K., Cinzia, G., Marinella, S., Angela, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+and+Phase+Control+of+Colloidal+ZnSe+Nanocrystals.">Shape and Phase Control of Colloidal ZnSe Nanocrystals.</a> Chem. Mater. 17, 1296-1306 (2005).</li><li>Carbone, L., Nobile, C., de Giorgi, M., Sala, F. D., Morello, G., Pompa, P., Hytch, M., Snoeck, E., Fiore, A., Franchini, I. R., Nadasan, M., Silvestre, A. F., Chiodo, L., Kudera, S., Cingolani, R., Krahne, R., Manna, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Micrometer-Scale+Assembly+of+Colloidal+CdSe/CdS+Nanorods+Prepared+by+a+Seeded+Growth+Approach.">Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Colloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by a Seeded Growth Approach.</a> Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).</li><li>Habas, S. E., Yang, P., Mokari, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+Growth+of+Metal+and+Binary+Metal+Tips+on+CdS+Nanorods.">Selective Growth of Metal and Binary Metal Tips on CdS Nanorods.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 3294-3295 (2008).</li><li>Costi, R., Saunders, A. E., Elmalem, E., Salant, A., Banin, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visible+Light-Induced+Charge+Retention+and+Photocatalysis+with+Hybrid+CdSe-Au+Nanodumbbells.">Visible Light-Induced Charge Retention and Photocatalysis with Hybrid CdSe-Au Nanodumbbells.</a> Nano Lett. 8, 637-641 (2008).</li><li>Hines, M. A., Scholes, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+PbS+Nanocrystals+with+Size-Tunable+Near-Infrared+Emission:+Observation+of+Post-Synthesis+Self-Narrowing+of+the+Particle+Size+Distribution.">Colloidal PbS Nanocrystals with Size-Tunable Near-Infrared Emission: Observation of Post-Synthesis Self-Narrowing of the Particle Size Distribution.</a> Adv. Mater. 15, 1844-1849 (2003).</li><li>Pietryga, J. M., Werder, D. J., Williams, D. J., Casson, J. L., Schaller, R. D., Klimov, V. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utilizing+the+Lability+of+Lead+Selenide+to+Produce+Heterostructured+Nanocrystals+with+Bright,+Stable+Infrared+Emission.">Utilizing the Lability of Lead Selenide to Produce Heterostructured Nanocrystals with Bright, Stable Infrared Emission.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 4879-4885 (2008).</li><li>Tang, J., Kemp, K. W., Hoogland, S., Jeong, K. S., Liu, H., Levina, L., Furukawa, M., Wang, X., Debnath, R., Cha, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal-quantum-dot+photovoltaics+using+atomic-ligand+passivation.">Colloidal-quantum-dot photovoltaics using atomic-ligand passivation.</a> Nat. Mat. 10, 765-771 (2011).</li></ol>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Questo studio dimostra come architetture composite di nanocristalli inorganici può essere impiegato per ottenere una separazione spaziale delle cariche fotoindotte. In particolare, questi compositi consentono la messa a punto della distribuzione delle cariche attraverso i due domini, che sono quindi disponibili per eseguire una funzione fotocatalitica o fotovoltaico. Per esempio fotocatalizzatori efficiente può essere effettuata se donatore e accettore domini nanocristalli sono integrati in una singola nanoparticella....

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome del reagente </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Commenti (opzionale) </td></tr><tr><td> octadecilammina (APS), il 90% </td><td> Pescatore </td><td> AC12932-0050 </td><td></td></tr><tr><td> selenio (Se), 200 mesh </td><td> Acros </td><td> AC19807-2500 </td><td></td></tr><tr><td> tri-n-octylphosphine (TOP), 97% </td><td> Strem </td><td> 15-6655 </td><td> Aria Sensitive </td></tr><tr><td> dietil zinco (Et2Zn), 10% in peso. </td><td> Aldrich </td><td> 22080 </td><td> Air sensibili, sensibili Luce </td></tr><tr><td> metanolo, 99,8%, anidro </td><td> Aldrich </td><td> 179337 </td><td></td></tr><tr><td> toluene, 99,8%, anidro </td><td> Aldrich </td><td> 244511 </td><td></td></tr><tr><td> tri-n-octylphosphine ossido (TOPO), 99% </td><td> Aldrich </td><td> 223301 </td><td></td></tr><tr><td> n-octadecylphosphonic acido (ODPA), 98% </td><td> PCI Sintesi </td><td> 104224 </td><td></td></tr><tr><td> hexylphosphonic acido (HPA), 98% </td><td> PCI Sintesi </td><td> 4721-24-8 </td><td></td></tr><tr><td> ossido di cadmio (CdO), il 99,99% </td><td> Aldrich </td><td> 202894 </td><td></td></tr><tr><td> di zolfo (S), 99.999% </td><td> Acros </td><td> AC19993-0500 </td><td> Forte odore </td></tr><tr><td> 11-mercaptoundecanoic acido (MUA), 95% </td><td> Aldrich </td><td> 450561 </td><td></td></tr><tr><td> idrossido di potassio (KOH) </td><td> Acros </td><td> AC13406-0010 </td><td></td></tr><tr><td> cloroformio </td><td> VWR </td><td> EM-CX1059-1 </td><td></td></tr><tr><td> ossido di piombo (PbO), 99.999% </td><td> Aldrich </td><td>32306-1KG </td><td></td></tr><tr><td> 1-octadecene (ODE), 90% </td><td> Aldrich </td><td> O806-25ML </td><td></td></tr><tr><td> acido oleico (OA), 90% </td><td> Aldrich </td><td> O1008-1G </td><td></td></tr><tr><td> bis (trimetilsilil) solfuro (TMS), sintetica grado </td><td> Aldrich </td><td> 283134-25G </td><td> Air sensibile, odore forte, molto reattivo </td></tr><tr><td> acetone </td><td> EMD Chemicals </td><td> AX0118-2 </td><td></td></tr><tr><td> acetato di cadmio </td><td> Acros </td><td> AC31713-5000 </td><td></td></tr><tr><td> solfuro di sodio nonaidrato (Na 2 S 2 O • 9H), 98% </td><td> Alfa Aesar </td><td> CB1100945 </td><td> Sensibile alla luce </td></tr><tr><td> hexadecyltrimethyl ammonio bromuro (CTAB), 99% </td><td> Sigma </td><td> H6269-100G </td><td></td></tr><tr><td> oleilammina, 70% </td><td> Aldrich </td><td> O7805-5G </td><td></td></tr><tr><td> etere di difenile </td><td> Alpha Aesar </td><td> 101-84-8 </td><td></td></tr><tr><td> 1,2-Hexadecanediol </td><td> TCI </td><td> 6920-24-7 </td><td></td></tr><tr><td> Pt (II) acetilacetonato, 97% </td><td> Aldrich </td><td> 282782-5G </td><td></td></tr><tr><td> isopropanolo, 99,8%, anidro </td><td> Acros </td><td> AC32696-0025 </td><td></td></tr><tr><td> tetracloruro di titanio (TiCl4), 99,9% </td><td> Aldrich </td><td> 697079-25G </td><td> Estremamente sensibile aria </td></tr><tr><td> biossido di titanio, DSL 90T </td><td> Dyesol </td><td> DSL 90T </td><td></td></tr><tr><td> terpineolo </td><td> MP biomedica </td><td> 98-55-5 </td><td></td></tr><tr><td> Acido 3-mercaptopropionico (MPA), il 99% </td><td> Alfa Aesar </td><td> A10435 </td><td> Forte odore </td></tr><tr><td> ottano, anidro, 99% </td><td> Aldrich </td><td> 412236 </td><td></td></tr></tbody></table>

harvesting solar energy by means of charge-separating nanocrystals and their solids

Conjoining materiali semiconduttori diversi in una singola nano-compositi prevede mezzi sintetici per lo sviluppo di nuovi materiali optoelettronici offrono un completo controllo della distribuzione spaziale dei portatori di carica attraverso interfacce materiali. Come questo studio dimostra, una combinazione di donatore-accettore di nanocristalli (NC) domini in una singola nanoparticella può portare alla realizzazione di efficienti materiali fotocatalitici 1-5, mentre un gruppo di strati di donatore-accettore e simili nanocristalli film suscita fotovoltaico materiali. Inizialmente la carta si concentra sulla sintesi di composti inorganici nanocristalli, comprendente ZnSe linearmente impilati, CdS, e domini Pt, che congiuntamente promuovono la separazione di carica fotoindotto. Queste strutture sono utilizzati in soluzioni acquose per la fotocatalisi di acqua sotto radiazione solare, con conseguente produzione di H 2 gas. Per migliorare la separazione di fotoindottocariche, una morfologia nanorod con un gradiente lineare proveniente da un campo elettrico viene utilizzato intrinseca 5. Le inter-dominio energetica sono poi ottimizzati per guidare elettroni fotogenerati verso il sito catalitico Pt mentre espellere i fori sulla superficie di domini ZnSe per la rigenerazione sacrificale (via metanolo). Qui mostriamo che l&#39;unico modo efficace per produrre idrogeno è usare elettron donatore ligandi per passivare stati superficiali regolando l&#39;allineamento livello di energia a semiconduttore-ligando interfaccia. Riduzione stabile ed efficace dell&#39;acqua è consentita da questi ligandi per il fatto che essi vacanti banda di valenza del dominio semiconduttore, impedendo fori energetici da degradandola. Specificamente, si dimostra che l&#39;energia del foro è trasferito alla parte di ligando, lasciando il dominio funzionale semiconduttore. Questo ci permette di restituire l&#39;intera nanocristalli-ligando sistema a uno stato funzionale, quando i leganti sono degradati, Semplicemente aggiungendo nuovi ligandi al sistema 4. Per promuovere una separazione di carica fotovoltaico, si usa un composito a due strati solidi di PBS e TiO 2 film. In questa configurazione, gli elettroni sono iniettati fotoindotti TiO 2 e vengono successivamente raccolti da un elettrodo FTO, mentre i fori vengono convogliati ad un elettrodo di Au tramite PbS strato 6. Per sviluppare questi ultimi si introduce un semiconduttore Matrix incapsulati Array nanocristalli (Smena) strategia, che permette l&#39;incollaggio NC PbS nella matrice circostante di semiconduttori CdS. Come risultato, i solidi fabbricati presentano un&#39;eccellente stabilità termica, attribuito alla struttura eteroepitassiale di nanocristalli a matrice interfacce, e mostra convincente raccolta della luce prestazioni prototipo celle solari 7.

Watch this Scientific Journal Video about Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids at JoVE.com

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Una strategia generale per lo sviluppo della carica di separazione nanocristalli semiconduttori compositi dispiegabili per la produzione di energia solare è presentato. Abbiamo dimostrato che il montaggio di donatore-accettore domini nanocristalli in una geometria singola nanoparticella dà luogo ad una funzione fotocatalitica, mentre bulk eterogiunzioni di donatore-accettore nanocristalli film può essere utilizzato per la conversione di energia fotovoltaica.

Raccolta di energia solare per mezzo di separatori di carica-nanocristalli e loro Solidi

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

harvesting-solar-energy-means-charge-separating-nanocrystals-their

Research

JoVE Journal

Engineering

14.0K Views.  Bowling Green State University. Una strategia generale per lo sviluppo della carica di separazione nanocristalli semiconduttori compositi dispiegabili per la produzione di energia solare è presentato. Abbiamo dimostrato che il montaggio di donatore-accettore domini nanocristalli in una geometria singola nanoparticella dà luogo ad una funzione fotocatalitica, mentre bulk eterogiunzioni di donatore-accettore nanocristalli film può essere utilizzato per la conversione di energia fotovoltaica.

Video: Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. From the measured surface, 3D topographic maps can be subsequently analyzed using a variety of software packages to extract the information that is needed.
In this article we describe how white light interferometry, and optical profilometry (OP) in general, combined with generic surface analysis software, can be used for materials science and engineering tasks. In this article, a number of applications of white light interferometry for investigation of surface modifications in mass spectrometry, and wear phenomena in tribology and lubrication are demonstrated. We characterize the products of the interaction of semiconductors and metals with energetic ions (sputtering), and laser irradiation (ablation), as well as ex situ measurements of wear of tribological test specimens.
Specifically, we will discuss:
<ol class="lroman">
	<li>Aspects of traditional ion sputtering-based mass spectrometry such as sputtering rates/yields measurements on Si and Cu and subsequent time-to-depth conversion.</li>
	<li>Results of quantitative characterization of the interaction of femtosecond laser irradiation with a semiconductor surface. These results are important for applications such as ablation mass spectrometry, where the quantities of evaporated material can be studied and controlled via pulse duration and energy per pulse. Thus, by determining the crater geometry one can define depth and lateral resolution versus experimental setup conditions.</li>
	<li>Measurements of surface roughness parameters in two dimensions, and quantitative measurements of the surface wear that occur as a result of friction and wear tests.</li>
</ol>
Some inherent drawbacks, possible artifacts, and uncertainty assessments of the white light interferometry approach will be discussed and explained.

White light microscope interferometry is an optical, noncontact and quick method for measuring the topography of surfaces. It is shown how the method can be applied toward mechanical wear analysis, where wear scars on tribological test samples are analyzed; and in materials science to determine ion beam sputtering or laser ablation volumes and depths.

Caratterizzazione delle modificazioni superficiali di White Interferometria Luce: Applicazioni in Ion Sputtering, ablazione laser, ed esperimenti Tribologia

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

Ricerca

Ingegneria

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

Fabbricazione di nano-ingegneria trasparenti Ossidi Conducting da Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

Rendere record efficienza SnS celle solari per evaporazione termica e Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

Integrazione di luce Trapping Argento Nanostrutture in silicio microcristallino idrogenato celle solari tramite bonifico stampa

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Quantitative Hardness Measurement by Instrumented AFM-indentation

In this work, a combination of amplitude-modulated non-contact atomic force microscopy and atomic force spectroscopy is applied for instrumented hardness measurements on an Au(111) surface with atomistic resolution of single plasticity events. A careful experimental procedure is described that includes the force sensor selection, its calibration, the calibration of the cantilever deflection detection system, and the minimization of instrumental drift for accurate and reproducible force-distance measurements. Also, a method for the data analysis is presented that allows the extraction of force-penetration curves from recorded force-distance curves. A typical curve displays a clear elastic deformation regime up to the first plasticity event, or pop-in, with a length in the range of one to two Burger's vectors. Later plasticity events exhibit the same magnitude. The work of plasticity is further extracted from the measurements. Finally, the hardness is determined in combination with the indentation curve using non-contact atomic force microscopy images of the remaining indents.

This experimental protocol describes how atomic force microscopy can be used to measure hardness at the true nanometer scale and to detect single atomistic plasticity events.

Misurazione della durezza quantitativa da Instrumented AFM-indentazione

In this work, a combination of amplitude-modulated non-contact atomic force microscopy and atomic force spectroscopy is applied for instrumented hardness ...

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical properties. The possibility of doping was investigated by adding monovalent cation halides with similar ionic radii to Pb2+, including Cu+, Na+, and Ag+. A shift in the Fermi level and a remarkable decrease of sub-bandgap optical absorption, along with a lower energetic disorder in the perovskite, was achieved. An order-of-magnitude enhancement in the bulk hole mobility and a significant reduction of transport activation energy within an additive-based perovskite device was attained. The confluence of the aforementioned improved properties in the presence of these cations led to an enhancement in the photovoltaic parameters of the perovskite solar cell. An increase of 70 mV in open circuit voltage for AgI and a 2 mA/cm2 improvement in photocurrent density for NaI- and CuBr-based solar cells were achieved compared to the pristine device. Our work paves the way for further improvements in the optoelectronic quality of CH3NH3PbI3 perovskite and subsequent devices. It highlights a new avenue for investigations on the role of dopant impurities in crystallization and controls the electronic defect density in perovskite structures.

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we present a protocol to adjust the properties of solution-processed CH3NH3PbI3 through the incorporation of monovalent cation additives in order to achieve highly efficient perovskite solar cells.

Cationi monovalenti doping di CH<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; Per efficienti celle solari Perovskite

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

Fabbricazione ad alta temperatura di Nanostrutturati di ossido di ittrio stabilizzato-Zirconia (YSZ) Ponteggi da<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon Templating xerogel

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule (SMPV1) and [6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester (PC71BM), by utilizing ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO NRs that grew on both a sputtered and sol-gel processed AZO seed layer are fabricated. Compared with the AZO thin film prepared by the sol-gel method, the sputtered AZO thin film exhibits better crystallization and lower surface roughness, according to X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscope (AFM) measurements. The orientation of the ZnO NRs grown on a sputtered AZO seed layer shows better vertical alignment, which is beneficial for the deposition of the subsequent active layer, forming better surface morphologies. Generally, the surface morphology of the active layer mainly dominates the fill factor (FF) of the devices. Consequently, the well-aligned ZnO NRs can be used to improve the carrier collection of the active layer and to increase the FF of the solar cells. Moreover, as an anti-reflection structure, it can also be utilized to enhance the light harvesting of the absorption layer, with the power conversion efficiency (PCE) of solar cells reaching 6.01%, higher than the sol-gel based solar cells with an efficiency of 4.74%.

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The well-aligned vertically oriented ZnO NRs exhibit high crystalline properties. The power conversion efficiency of solar cells can reach 6.01%.

Ben allineati verticalmente orientato ZnO Nanorod matrici e la loro applicazione in invertito piccola molecola solare celle

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is composed of two materials, a plastic and an elastomer, whose dispersion characteristics (refractive index variation with wavelength) are different. We first designed the lens geometry and then used ray-tracing simulation, based on the Monte Carlo method, to analyze its performance from the point of view of both optical efficiency and the maximum attainable concentration. Afterwards, ADG Fresnel lens prototypes were manufactured using a simple and reliable method. It consists of a prior injection of plastic parts and a consecutive lamination, together with the elastomer and a glass substrate to fabricate the parquet of ADG Fresnel lenses. The accuracy of the manufactured lens profile is examined using an optical microscope while its optical performance is evaluated using a solar simulator for concentrator photovoltaic systems. The simulator is composed of a xenon flash lamp whose emitted light is reflected by a parabolic mirror. The collimated light has a spectral distribution and an angular aperture similar to the real Sun. We were able to assess the optical performance of the ADG Fresnel lenses by taking photographs of the irradiance spot cast by the lens using a charge-coupled device (CCD) camera and measuring the photocurrent generated by several types of multi junction (MJ) solar cells, which have been previously characterized at a solar simulator for concentrator solar cells. These measurements have demonstrated the achromatic behavior of ADG Fresnel lenses and, as a consequence, the suitability of the modelling and manufacturing methods.

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass ADG Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens makes use of two materials with differing dispersion to reduce chromatic aberration and increase attainable concentration. In this paper, a protocol for the complete characterization of the ADG Fresnel lens is presented.

Valutazione interna sperimentale dell'efficienza e dell'irraggiamento Spot del doppietto acromatico su vetro (ADG) lente di Fresnel per fotovoltaico a concentrazione

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is ...

Developing High Performance GaP/Si Heterojunction Solar Cells

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar cells. In this work, we present high performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime and high crystal quality of epitaxial GaP layers. It is shown that by applying phosphorus (P)-diffusion layers into the Si substrate and a SiNx layer, the Si minority-carrier lifetime can be well-maintained during the GaP growth in the molecular beam epitaxy (MBE). By controlling the growth conditions, the high crystal quality of GaP was grown on the P-rich Si surface. The film quality is characterized by atomic force microscopy and high-resolution x-ray diffraction. In addition, MoOx was implemented as a hole-selective contact that led to a significant increase in the short-circuit current density. The achieved high device performance of the GaP/Si heterojunction solar cells establishes a path for further enhancement of the performance of Si-based photovoltaic devices.

Here, we present a protocol to develop high-performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime.

Lo sviluppo di celle solari ad alte prestazioni GaP/Si Heterojunction

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar ...