우리는 조언과 귀중한 토론을 박사 펠릭스 Castellano (BGSU)와 NR 닐을 인정하고 싶습니다. 우리는 굉장히 OBOR &quot;재료 네트워크 &#39;프로그램과 재정 지원을위한 볼링 그린 주립 대학을 인정합니다. 1112227 -이 작품은 부분적으로 상 CHE 아래에있는 NSF에 의해 지원되었다.

1. ZnSe 핵심 Nanocrystals 8 합성 <ol><li> 장소 7.0 g ODA와 세 목 플라스크에 자기 저어 바. </li><li> 별도의 플라스크에 0.063 g 놈들이와 2.4 ML의 TOP를 결합하고 자기 저어 줄을 추가합니다. TOP 및 셀레늄의 혼합물은 30 분에 진공 degassed해야합니다. </li><li> 120 90 분에 가스를 제거하다 ODA ° C 한 다음 다양한 유리 배기와 아르곤의 흐름에 따라 넣어. </li><li> 열 300 ° C까지 ODA하고,하고 놈들이 혼합물을 주입. 300 ° C.에 온도 수익을하자 </li><li> 반응 플라스크에 장군님이 아연 (중량의 10 %. 헥산에)의 1.0 ML를 삽입하고 exciton의 흡광도 피크가 원하는 파장 (λ = 350-400로 옮겨 3시 경 분에 대한 ° C, 또는 때까지 265에 반응 할 수 있도록 nm 정도), 그 위에하면 가열 망태에서 병을 제거합니다. </li><li> 반응 플라스크의 온도가 ~ 60로 떨어지고 ° C, 메탄올을 벗어 토핑, 12 ML의 메탄올 두 개의 15 ML의 원심 분리기 튜브 사이의 분할을 추가합니다.되면 5 분을위한 원심 분리기 및 오프 따르다액상. 톨루엔의 시켰던 nanocrystals을 Redissolve하고 반복합니다. </li></ol> 2. ZnSe 코어 9 CDS 봉의 성장 <ol><li> 3.0 g TOPO, 0.280 g ODPA, 0.080 g 고전력 증폭기, 그리고 0.090 g CDO를 결합하고 세 목 플라스크에 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 별도의 플라스크에 0.120 g S, 및 4.0 ML의 TOP를 결합하고 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 150 45 분에 가스를 제거하다 CDO 솔루션을 120 ° C와 45 분에 TOP ° C, 그리고 다양한 유리 배기 가스와 아르곤의 흐름에 따라 넣어. </li><li> 380에 CDO 솔루션을 가열 ° C CDO는 해산 솔루션은 명확하고 무색입니다 때까지. 한편, 120 S 솔루션을 가열 ° C S는 해산하고 혼합물이 명확하고 무색입니다 때까지. </li><li> 1 단계의 S 솔루션으로 ZnSe의 모든을 추가합니다. </li><li> CD의 솔루션으로 TOP 2.0 ML를 추가하고 380 ° C.에 온도 수익을하자 일단 380 ° C에 도달 한 즉시이 CD 솔루션에 S 솔루션을 주입. </li><li>nanorods의 온도 복구 시간을 포함하여 6-9 분을 위해 성장을 허용하고, 가열 망태에서 병을 제거합니다. 더 이상 솔루션은 열에 남아 있으며, 막대 이상이 될 것입니다. </li><li> 제품 액화 두 병으로 나눠야 클로로포름을 추가, 녹색 젤 될 수 있습니다. </li><li> 에탄올의 석출물 nanocrystals는 액상을 부어하고, 클로로포름에 시켰던 nanocrystals을 redissolve. </li></ol> 3. CDS 봉에 PT 팁의 성장 10 <ol><li> 0.2 ML OA, 0.2 ML oleylamine, 10 ML의 디 페닐 에테르, 43 MG 1,2 - hexadecanediol을 결합하고 플라스크에 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 80 1 시간에 가스를 제거하다 혼합 ° C 한 다음 아르곤의 흐름에 따라 넣어 200 ° C.에 온도 증가 </li><li> 클로로포름, 20 MG PT (II) acetylacetonate의 CD를 봉의 혼합물을 추가합니다. 190에서되는 반응 혼합물의 5-7 분 후에 ° C, 솔루션은 검은 색으로 바뀝니다. 열에서 병을 제거합니다. </li><li> 1 석출물 nanocrystals메탄올의 0시 3분 혼합물은 원심 분리기로 클로로포름과 액상을 부어합니다. 클로로포름과 반복의 시켰던 결정을 Redissolve. </li></ol> 4. MUA 11 리간드 교환 <ol><li> 병에, 10 ML의 클로로포름에 nanorods를 분산. </li><li> nanorod 솔루션에 0.1 g MUA를 추가하고 모든 MUA가 해산 될 때까지 sonicate. </li><li> 별도의 병에, 20 ML 트리플 증류수 (TDW)에서 0.1 g 코를 해산. </li><li> nanorod 솔루션 TDW 솔루션의 약 5.0 ML를 추가하고 힘차게 흔든다. </li><li> 수성 및 유기 단계를 분리하는 1 분에 6,000 rpm에서의 단계 4.4에서 혼합물을 원심 분리기. </li><li> 상단 (수성) 단계를 수집하고 물 3시 1분 메탄올있는 솔루션을 달성하기 위해 메탄올을 추가합니다. </li><li> 2 분에 6,000 rpm에서의 단계 4.6에서 석출물 nanocrystals에 혼합물을 원심 분리기. 액상을 넣어하고 TDW에 sonicating에 의해 유발 결정을 redisperse. </li><li> O 경우단계 4.5에서 rganic 단계는 여전히 원래 nanocrystal 솔루션의 색상의 일부를 유지, 반복 4.7을 통해 4.4 단계를 반복합니다. </li></ol> 5. (심판에서 적응. 12) PBS 코어의 합성 <ol><li> 0.49 g PbO, 18 ML ODE, 그리고 1-16 ML OA을 (더 OA 수율 큰 입자, 원하는 크기에 따라) 결합과 세 목 플라스크에 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 별도의 플라스크에 10 ML ODE와 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 120 1 시간에 가스를 제거하다 모두 플라스크 ° C 한 다음 아르곤의 흐름에 따라 넣어. </li><li> 135에 PB 솔루션을 가열 ° C. 한편, 실내 온도에만 ODE가 포함 된 플라스크를 냉각. </li><li> 객실 온도 ODE에 0.21 ML의 TMS를​​ 추가 한 다음 135의 PB 솔루션에 혼합물을 주입 ° C. </li><li> 반응을 해소 할 수있는 얼음 욕조에 1-5 (원하는 크기에 따라 더 이상 가열 수율 큰 입자) 분, 장소에 대한 ° C 135에있는 혼합물을 가열. </li><li> 소주 아세톤의 석출물 nanocrystals은를 따르다F 액상 및 톨루엔의 시켰던 결정을 redissolve. 두 번 반복합니다. </li></ol> 6. PBS 코어 13 CDS 셀의 성장 <ol><li> 1.0 g CDO, 6 ML OA, 15 ML ODE를 결합하고 세 목 플라스크에 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 별도의 플라스크에 톨루엔과 자기 저어 표시 줄에 용해 PBS 코어의 20-40 밀리그램을 추가합니다. </li><li> 280 CDO 솔루션을 가열 ° C 솔루션은 100 ° C.에 시원 다음, 명확하고 무색 할 때까지 </li><li> 110 PBS 솔루션을 가열 ° C 더 이상 5 이상 분 초과를 삶아하지만 전부는 아니죠, 용매, 다음 CD 솔루션을 삽입하십시오. </li><li> 천천히 120-160에 반응 혼합물을 가열 ° C (원하는 쉘의 두께에 따라 다름). 얇은 껍질의 경우 (1-2 monolayers) 즉시 카드뮴 솔루션의 주입 후 반응을 해소. </li><li> 일단 원하는 온도는 반응이 얼음 욕조에 술병을 배치하여 잃게 가실 수 있습니다. </li><li> 에탄올, pou의 석출물 결정액상에서 R 및 톨루엔의 시켰던 결정을 redissolve. 두 번 반복합니다. 최종 청소주기에서 redissolve 및 무수 옥탄에 크리스탈을 저장합니다. </li></ol> 7. FTO / 유리 기판에 티오 2 준비 <ol><li> 세제 (Alconox)와 FTO 코팅 유리를 빨고 탈 이온수로 씻어 줘. </li><li> 5 분 아르곤의 흐름과 각각의 건조에 대해 다음 isoproponal 메탄올, 아세톤에 유리를 Sonicate. </li><li> 70시 30 분 ° C.에 탈 이온수와 열 (공기)를 75 mm의 목욕 TiCl 4 잔을 놓고 </li><li> 1 시간에 대해 450 ° C에서 아르곤과 탈 이온수 건조 후 열 (공기)와 유리를 씻어 실온에 시원 보자. </li><li> 유리가 냉각되는 동안, 체중에 의해 3시 1분 비율 terpinol에 티오 2 Dyesol의 붙여 넣기를 해산. </li><li> 장소 3 TiCl 4 처리 된 건조 유리 슬라이드의 FTO면의 중앙에 티오 두 혼합물의 떨어6 700 rpm으로 초 및 2,000 RPM에서 1 분에 d 개의 회전. </li><li> 영화는 그때 분명, 갈색 변 ° C까지 450-500에서 공기의 슬라이드를 어닐링. </li></ol> 8. 필름으로 코팅 PBS / CD를 스핀 <ol><li> 모든 스핀 코팅 단계는 아르곤 글러브 박스에 수행됩니다. </li><li> 장소 4-5 PBS의 물방울 / 옥탄의 CDS (10 MG / ML) 7 단계에서 계속 슬라이드로와 센터는 건조하기 시작 때까지 확산 해보니 한 다음 2,500 rpm으로 한 후 15 초 600 rpm으로 5 초에 스핀. </li><li> 장소 1시 3분 MPA의 10 드랍스 : 전체 표면을 커버 슬라이드, 그리고 2,500 rpm에서 당시 600 rpm에서 15 초에서 5 초에 대한 스핀에 메탄올 솔루션입니다. </li><li> 2500 rpm으로 슬라이드에 10 방울을 넣어 15 초 후, 600 rpm으로 5 초에 회전하여 메탄올로 표면을 씻으십시오. </li><li> 단계 8.4에서와 같은 방법으로 옥탄가와 표면을 씻으십시오. </li><li> 반복 필름의 이후의 각 레이어에 대해 8.2-8.5 단계를 반복합니다. </li><li> ° C 15 분 150의 모든 세번째 레이어 후 필름을 어닐링. Fi를NAL 영화는 NC의 피크의 파장이 1.5 근처에서 흡광도가 있어야합니다. </li></ol> 9. 딥 코팅 PBS / CD의 영화 <ol><li> 완전히 잠기 샘플을 할 수있을만큼 큰 비커 80 ML의 메탄올에 0.43 g의 카드뮴 아세테이트의 솔루션을 준비합니다. </li><li> 완전히 잠기 샘플을 할 수있을만큼 큰 비커 80 ML의 메탄올에 나트륨 황화물의 nonahydrate의 솔루션 (오세영이 S • 9H 2 O)를 준비합니다. </li><li> 1 카드뮴 욕조에서 분,과 메탄올로 세정에 잠기 샘플을. 그런 다음 1 Sulfer 욕조에서 분,과 메탄올로 씻어을위한 잠수함. </li><li> 모공은 (일반적으로 4-8 회) 가득 될 때까지 9.3 단계를 반복합니다. </li><li> 150 ° C 15 분에 샘플을 어닐링. </li></ol> 10. CTAB 14 영화 치료 <ol><li> 9 단계에서 필름 10 MG / ML의 농도에서 메탄올에 용해하고 30 초에 2,500 rpm으로 회전 한 후, 1 분 동안 앉아 보자 CTAB 대신 0.25 ML. </리&gt; <li> 건조까지 메탄올과 스핀의 10 물방울로 슬라이드를 씻어. </li><li> 10.1 번 10.2를 반복합니다. </li></ol> 11. 대표 결과 합성의 각 단계에서 / CD를 / PT NCs을 ZnSe에 해당하는 흡수 및 방출 스펙트럼의 진화는 그림 1에서 추적됩니다. 이 그림 1b는 각각 ZnSe와 CD의 특징 ~ 350 나노 미터와 ~ 450에서 흡광도 봉우리를 표현하고, 특히, 지금의 ~ 550 nm의 FL 피크의 시작을 표시 볼 수 있습니다. 이 FL 기능은 ZnSe / CD의 인터페이스에서 방출 excitonic 부패의 결과입니다. 이 유형 II interdomain FL는 다음 금속 잔기에 delocalized 전자의 급속한 주입으로 인해 PT 팁 (그림 1C)의 성장에 침묵하고 있습니다. 이 초고속 충전 분리 물 photocatalytic 감소에 대한 전자의 활용을 할 수 있습니다. 친수성 MUA의 리간드 그런 다음 일을 촉진하기 위하여 추가됩니다태양 H 2의 지속적인 감소 (그림 2)을 허용, 반도체 코어의 억제 산화 안정성을 증가 ZnSe 도메인에서 구멍의 전자 제거. 청소 구멍의 결과로, 유기 리간드는 photodegradation에 민감 될하지만, 그림 2에서 볼로는 단순히, 신선한 리간드의 추가에 의해 완화 될 수 있습니다. 따라서, hydrophylic 리간드의 도입은 NCs 물에 용해를 렌더링하지,하지만 그들은 또한 유기 계면 활성제를 대체 할 저렴한, 쉬운의 비용에 나노 구조를 보호하기 위해 시스템의 에너지 론을 조정합니다. PBS / CD를 nanocrystal 고체를 들어, 그림 3A와 3B는 제조 공정의 개략도 및 최종 장치를 나타낸다. 그림 3C, 코어 / 쉘 nanocrystals의 TEM 이미지, 쇼, 그 PBS 코어 주위에 골고루 CDS의 침투. nanocrystal 고체의 구멍이 상대적으로 무료로 표시됩니다그림 3D, 장치의 단면의 SEM 이미지입니다. 관찰되는 쉘 성장, 중 하나 결과는 흡광도와 방출 봉우리 모두 blueshift입니다. 이 변화는 CD 이온의 핵심에 더 침투로 축소 PBS 코어에 기인하고 있으며, 그림 4에서 볼 수 있습니다. 방출의 큰 증가는 또한 CDS 쉘에서 제공하는 향상된 양자 구속으로 인해, 그림 4에서 볼 수 있습니다. CDS 계층에서 방출 증가 할뿐 아니라 최대 200까지, 고체의 열 안정성을 증가의 핵심을 보호 ° C, 거의 50 ° C 형 PBS nanocrystal 고체보다. 이 nanocrystal 고체 아키텍처를 사용하여 만들어진 태양 전지는 더 나은 열 안정성을 표시되지 않은뿐만 아니라, 관련 유기적으로 연결된 필름보다 높은 개방 회로 전압을 (0.7 V만큼 높은) 할 표시되었습니다. 이 영화는 또한 s에 대한 지속, 산소 분위기에 훨씬 더 높은 허용 오차를 표시 한더 저하 정상적인 대기 조건에서 everal 일. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig1.jpg" /> 가공 heteronanocrystals의 그림 1. 광 속성. (). λ = 390 nm의에서 excitonic 기능을 보여주는 ZnSe NCs의 흡광도. 붕대 방출은 이러한 샘플에 대한 관찰되지 않았습니다. (B). ZnSe 핵심 NCs에서 성장 ZnSe / CD를 nanorods의 배기 가스와 흡광도. (C). PT 증착 후 ZnSe / CD를 nanorods의 흡광도. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig2.jpg" /> 그림 2. MUA에서 수소 생산의 진화 ZnSe / CD를 / PT heteronanocrystals을 상한선. 수소 생산 ZnSe / CD를 / PT의 나노 입자의 새로운 리간드의 추가에 재개됩니다. 신선한 리간드의 추가 후 H2 생산 속도 (새로운 실험 곡선의 기울기 () 8-12<html> HR)는 약의 초기 열화 (0-8 시간) 이전과 동일합니다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig3.jpg" /> 그림 3. (가) Nanocrystal 고체의 제조에 관련된 단계와는 (b)는 최종 태양 광 장치의 도식 표현입니다. 다음은 (주) PBS / CD를 핵심 / 쉘 nanocrystals와 nanocrystal의 고체의 (D) 측면 뷰의 이미지를 SEM 있습니다. <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig4.jpg" /> 흡수 (아래)과 배출 (CDS 쉘의 약 1 monolayer의 증착으로 인한 PBS NCs의 상단.의 그림 4. 변경 양이온 교환에서 PBS 코어의 축소는 모두 ≈ 150 nm의 이동으로 반영 스펙트럼. PBS 형광 강도는 제 1 형 heterostructure의 형성으로 인해 향상됩니다. ve_content &quot;강한 : 유지 - together.within 페이지 =&quot;항상 &quot;&gt; <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig5.jpg" /> 그림 5. 도식 (가) ZnSe / CD를 / PT 코어 /로드 / 팁 구조에서의 에너지 레벨 정렬의 표현 및 (b) ZnTe / CD를 / PT 코어 /로드 / 팁 구조. ZnTe 시드 구조에서 구멍이 불리한 리간드 여행을 만들어 에너지 레벨에 앉아으로 적절한 재료를 선택하면,이 장치의 가장 중요합니다.

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관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

이 연구는 무기 nanocrystals의 복합 구조가 photoinduced 요금의 공간 분리를 달성하기 위해 고용 할 수있는 방법을 보여줍니다. 특히, 이러한 복합은 미세 조정 중 photocatalytic이나 태양 광 기능을 수행 할 수 후 사용할 수있는 두 도메인, 전체 요금의 배포를 허용합니다. 기증자와 수용체 nanocrystal 도메인은 단일 nanoparticle에 내장하는 경우 예를 들어, 효율적인 photocatalysts는 만들어 질 수있다. 이러한 시?...

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 코멘트 (선택 사항) </td></tr><tr><td> octadecylamine (ODA), 90 % </td><td> 어부 </td><td> AC12932-0050 </td><td></td></tr><tr><td> 셀레늄 (SE), 200 메쉬 </td><td> Acros </td><td> AC19807-2500 </td><td></td></tr><tr><td> 트라이 - N-octylphosphine (TOP), 97% </td><td> Strem </td><td> 15-6655 </td><td> 에어 민감 </td></tr><tr><td> 디 에틸 아연 (Et2Zn), 중량 10 %. </td><td> 올드리치 </td><td> 22,080 </td><td> 에어 민감, 빛에 민감한 </td></tr><tr><td> 메탄올, 99.8 %, 무수 </td><td> 올드리치 </td><td> 179337 </td><td></td></tr><tr><td> 톨루엔, 99.8 %, 무수 </td><td> 올드리치 </td><td> 244511 </td><td></td></tr><tr><td> 트라이-N-octylphosph오프라인 산화물 (TOPO), 99% </td><td> 올드리치 </td><td> 223301 </td><td></td></tr><tr><td> N-octadecylphosphonic 산 (ODPA), 98% </td><td> PCI 합성 </td><td> 104224 </td><td></td></tr><tr><td> hexylphosphonic 산 (고전력 증폭기), 98% </td><td> PCI 합성 </td><td> 4721-24-8 </td><td></td></tr><tr><td> 카드뮴 산화물 (CDO), 99.99 % </td><td> 올드리치 </td><td> 202894 </td><td></td></tr><tr><td> 유황 (S), 99.999 % </td><td> Acros </td><td> AC19993-0500 </td><td> 강한 냄새 </td></tr><tr><td> 11 mercaptoundecanoic 산 (MUA), 95 % </td><td> 올드리치 </td><td> 450561 </td><td></td></tr><tr><td> 수산화 칼륨 (코) </td><td> Acros </td><td> AC13406-0010 </td><td></td></tr><tr><td> 클로로포름 </td><td> VWR </td><td> EM-CX1059-1 </td><td></td></tr><tr><td> 산화물 (PbO), 99.999 %를 이끌어 </td><td> 올드리치 </td><td>32306-1KG </td><td></td></tr><tr><td> 1 octadecene (ODE), 90 % </td><td> 올드리치 </td><td> O806-25ML </td><td></td></tr><tr><td> 올레 산 (OA), 90 % </td><td> 올드리치 </td><td> O1008-1G </td><td></td></tr><tr><td> 비스 (trimethylsilyl) 황화물 (TMS), 합성 학년 </td><td> 올드리치 </td><td> 283134-25g까지 </td><td> 에어 민감한, 강한 냄새, 반응성이 매우 높은 </td></tr><tr><td> 아세톤 </td><td> EMD 화학 물질 </td><td> AX0118-2 </td><td></td></tr><tr><td> 카드뮴 아세테이트 </td><td> Acros </td><td> AC31713-5000 </td><td></td></tr><tr><td> 나트륨 황화물의 nonahydrate (오세영이 S • 9H 2 O), 98% </td><td> 알파 Aesar </td><td> CB1100945 </td><td> 민감한 빛 </td></tr><tr><td> hexadecyltrimethyl 암모늄 브로마이드 (CTAB), 99% </td><td> 시그마 </td><td> H6269-100G </td><td></td></tr><tr><td> oleylamine 70 % </td><td> 올드리치 </td><td> O7805-5G </td><td></td></tr><tr><td> 디 페닐 에테르 </td><td> 알파 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) acetylacetonate, 97% </td><td> 올드리치 </td><td> 282782-5G </td><td></td></tr><tr><td> 이소프로판올, 99.8 %, 무수 </td><td> Acros </td><td> AC32696-0025 </td><td></td></tr><tr><td> 티타늄 tetrachloride (TiCl4), 99.9 % </td><td> 올드리치 </td><td> 697079-25g까지 </td><td> 민감한 매우 공기 </td></tr><tr><td> 티타늄 이산화, DSL 90T </td><td> DyeSol </td><td> DSL 90T </td><td></td></tr><tr><td> terpineol </td><td> MP 생명 </td><td> 98-55-5 </td><td></td></tr><tr><td> 3 mercaptopropionic 산 (MPA), 99% </td><td> 알파 Aesar </td><td> A10435 </td><td> 강한 냄새 </td></tr><tr><td> 옥탄, 무수, 99% </td><td> 올드리치 </td><td> 412236 </td><td></td></tr></tbody></table>

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

단일 나노 복합 서로 다른 반도체 물질을 Conjoining은 자료 인터페이스를 통해 충전 사업자의 공간적 분포에 비해 뛰어난 제어를 제공하는 새로운 광전자 재료의 개발을위한 합성 방법을 제공합니다. 이 연구는 보여으로 기증자와 수용체 같은 nanocrystals 영화의 계층 어셈블리가 태양 광에 상승을 제공하면서, 하나의 nanoparticle의 기증자 - 수용체 nanocrystal (NC) 도메인의 조합, 효율적인 photocatalytic 1-5 재료의 실현 될 수 자료. 처음에는 종이 선형 스택 ZnSe, CD 및 공동 photoinduced 충전 분리를 촉진 PT 도메인을 포함하는 복합 무기 nanocrystals의 합성에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 구조는 H 2 가스의 생산의 결과로, 태양 방사선에 따라 물을 photocatalysis에 수성 솔루션에 사용됩니다. 의 photoinduced 분리를 강화하기 위해비용, 본질적인 전기장에서 발생하는 선형 그라디언트와 nanorod 모폴로지은 5 사용됩니다. 간 도메인 에너지 론은 다음 (메탄올 경유) 희생 재생 용 ZnSe 도메인의 표면에 구멍을 추방하는 동안 PT 촉매 사이트를 향해 photogenerated 전자를 운전하도록 최적화되어 있습니다. 여기 수소를 생산하는 유일한 효율적인 방법은 반도체 - 리간드 인터페이스에서의 에너지 수준의 정렬을 조정하여 표면 상태를 패시베이션하기 전자 - 기부 리간드를 사용하는 것을 보여줍니다. 물 안정적이고 효율적으로 감소가 저하 여기에서 정력적인 구멍을 예방, 반도체 도메인의 원자가 밴드에 공석을 채우는 있다는 사실로 인해 이러한 리간드에 의해 허용됩니다. 특히, 우리는 구멍의 에너지가 반도체 도메인 기능 떠나, 리간드 잔기로 전송됩니다 것으로 나타났습니다. 리간드가 저하하는 경우이 우리가, 기능 상태로 전체 nanocrystal-리간드 시스템을 반환 할 수 있습니다단순히 시스템 4 새로운 리간드를 추가하여. 태양 광 충전 분리를 촉진하기 위해, 우리는 PBS와 티오 두 영화의 합성 두 레이어 고체를 사용합니다. 구멍은 PBS 레이어 6을 통해 끊을 전극에 뚫어하는 동안,이 구성에서, photoinduced 전자는 티오 2에 주입하고 이후 FTO 전극에 의해 선택됩니다. 후자를 개발하기 위해 우리는 CD를 반도체의 주변 행렬로 결합 PBS NCs 수 있습니다 (SMENA) 전략, 반도체 매트릭스 캡슐화 Nanocrystal 배열을 소개합니다. 그 결과, 가공 고체는, 우수한 열 안정성을 전시 nanocrystal 매트릭스 인터페이스의 heteroepitaxial 구조에 기인하고, 프로토 타입 태양 전지 7 강력한 빛을 수확 성능을 보여줍니다.

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

태양 에너지 생산을위한 전개 반도체 nanocrystal의 복합를 충전 분리의 개발을위한 일반적인 전략을 제시하고 있습니다. 기증자 - 수용체 nanocrystal 영화의 대량 heterojunctions는 태양 광 에너지 변환에 사용하실 수 있습니다 우리는 하나의 nanoparticle 형태의 기증자 - 수용체 nanocrystal 도메인의 조립 photocatalytic 함수에 상승을 제공합니다을 보여줍니다.

충전 분리 Nanocrystals와 고체를 통해 태양 에너지를 수확

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

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Research

JoVE Journal

Engineering

14.0K 조회수.  Bowling Green State University. 태양 에너지 생산을위한 전개 반도체 nanocrystal의 복합를 충전 분리의 개발을위한 일반적인 전략을 제시하고 있습니다. 기증자 - 수용체 nanocrystal 영화의 대량 heterojunctions는 태양 광 에너지 변환에 사용하실 수 있습니다 우리는 하나의 nanoparticle 형태의 기증자 - 수용체 nanocrystal 도메인의 조립 photocatalytic 함수에 상승을 제공합니다을 보여줍니다.

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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.

이온 스퍼터링에 응용 프로그램, 레이저 절제하고, Tribology 실험 : 화이트 빛 간섭 측정법에 의한 표면 수정의 특성

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

연구

공학

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.

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

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%.

열 증발 및 원자 층 증착에 의해 기록 효율 SNS 태양 전지 만들기

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.

전송 인쇄하여 수소 첨가 미세 결정 실리콘 태양 전지에 빛 트래핑 실버 나노 구조의 통합

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.

계장 AFM-들여 쓰기에 의해 정량 경도 측정

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.

CH의 일가 양이온 도핑<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; 효율적인 페 로브 스카이 트 태양 전지에 대한

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.

에 의한 나노 구조 산화 이트륨 안정화 지르코니아 (YSZ) 비계의 고온 제작<em&gt; 시츄</em&gt; 탄소 템플릿 생성 크 세로 겔

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%.

잘 정렬 된 수직 지향 ZnO Nanorod 배열 및 그들의 응용 프로그램에서 반전 된 작은 분자 태양 전지

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.

실내 실험 평가의 효율성과 집중 태양광 발전에 대 한 유리 (ADG) 프레넬 렌즈에 무색 남자 용 상의의 Irradiance 자리

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.

높은 성능 격차/Si Heterojunction 태양 전지 개발

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 ...