Name: influence of hybrid perovskite fabrication methods on film formation, electronic structure, and solar cell performance
Uploaded: 2017-02-27T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 38 s
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저자는 프로젝트 근데-BOOST (EFRE, 프로젝트 코드 NW-1-1-040a)를 통해 노르 트라 인베스트 팔렌의 상태에 의해 재정 지원을 인정하고 싶습니다. 덕분에 2 단계 용액의 제조 및 특성에 대한 지원을 위해 아자르 Jahanbakhsh와 아이 네스 슈미트 (쾰른 모두 대학)으로 이동 처리 된 페 로브 스카이 트 층, 박사 위르겐 Schelter MAI에 물질의 합성 (쾰른 대학)뿐만 아니라 교수 . XRD 측정을위한 박사 RIEDL 및 네다 Pourdavoud (부퍼 탈 모두 대학).

1. ITO 기판 주 : 개선 된 샘플과 접촉 장치의 단락을 방지하기 위해, 코팅 된 ITO 유리 기판은 리소그라피 및 에칭을 이용하여 패터닝 될 수있다. 상부 및 하부 전극의 중첩이 생성되는 태양 전지의 활성 영역을 정의한다. <ol><li> 2.5 cm의 2.5 cm 기판을 수득 유리 커터로 인듐 주석 산화물 (ITO) 코팅 된 유리판을 잘라. </li><li> 에 ITO의 중심에 원형 형상의 라벨 (직경 = 1.6 cm)를 접착제 기판 덮여있다. </li><li> 10 분 동안 60 ° C에서 1 M 염산의 FeCl3 용액에 기판을 배치하여 ITO 에칭. </li><li> 클로로포름, 아세톤 및 초음파 목욕 비누 용액 (2 %)와 기판을 순차적으로 청소합니다. </li><li> N이 흐름에 따라 한 번 증류수로 더 건조를 씻어. </li></ol> 이토 기판 2. 오존 주 : 유기 불순물을 제거하기 위해서, t그 기판을 오존 처리 할 필요 이토. 이 산화 조 표면을 활성화하고 다음 층의 재현 증착을위한 중요 기판의 습윤 특성을 증가시킨다. <ol><li> 마운트 ITO는 샘플 홀더에 기판들과 오존 챔버에 넣습니다. </li><li> 오존을 생성하는 자외선 램프 (20 W)와 (대기) 산소에서 10 분 동안 조명. </li></ol> PEDOT 3. 증착 : PSS 구멍-수집 연락 주 : 폴리 (3,4- 에틸렌 디옥 시티 오펜) - 폴리 (스티렌 술폰산) (PEDOT : PSS)의 필름이 주변 조건 (25 내지 40 % 상대 습도) 하에서 수성 현탁액으로부터 스핀 코팅에 의해 증착된다. 이 층은 정공 수집 접점으로 사용되고, 높은 일 함수를 갖추고, 핀홀을 감소시키고, 장치의 재현성 증가에 이르게된다. <ol><li> 죽 필터링 후 PSS 기판 상에 주사기와 물 현탁액 (1.5 %)에 다음 PEDOT 150 μL를 놓습니다0.45 μm의 필터를 우. </li><li> 25 초 동안 2500 rpm의 회전 속도를 이용하여 스핀 코팅에 직접 4,000 RPM / s 각각의 가속도 5 초 동안 4000 rpm으로 하였다. PSS 필름 :이 절차는 40 ~ 45 nm 두께의 PEDOT로 연결됩니다. </li><li> 열 공기 중에서 10 분간 150 ℃에서 핫 플레이트 상에 기판을 어닐링에 의해 막으로부터 잔류 물을 제거한다. </li></ol> 페 로브 스카이 트 레이어 4. 증착 주의 : 리드 요오드 (PBI 2) 인체에 매우 유해하다. 심지어 소량의 신경, 조혈, 신장 및 간 시스템에 매우 위험합니다. 주의 솔루션을 포함 이어질 처리합니다. 참고 :이 문서를 통해 조사 페 로브 스카이 트 필름 전구체 물질로 PBI 2, CH 3 NH 3 I (MAI)를 사용하여 다섯 가지 방법에 의해 제조된다. 15 저하를 방지하기 위해서, 필름 및 장치와 특성화 제조는 ㄱ해야N이 채워진 글러브 박스 (액 처리) 불활성 분위기, 예를 들어 아래 실시 예를 진공하에 (증착). <ol><li> 솔루션 처리 <ol><li> 순차 증착 <ol><li> 스핀 코터에 기판을 배치하고 드롭 150 μL 기판 상에 피펫으로 N, N- 디메틸 포름 아미드 DMF (400 ㎎ / ㎖)에 용해 PBI 2. </li><li> 30 초 동안 3,000 rpm에서 바로 스핀 코트. </li><li> MAI에서 딥 PBI이 필름은 이소프로판올에 용해 (40)의 또는 건조 된 PBI 2 필름 상에 드롭 MAI 용액 (10 ㎎ / ㎖) 40 초 동안가 둡니다. </li><li> 기판 오프 30 초 동안 3000 rpm에서 MAI 용액 나머지 스핀 코팅. </li><li> 핫 플레이트 상에 기판을 배치하여 100 ℃에서 15 분 동안 가열한다. </li></ol></li><li> 공동 솔루션 : <ol><li> 250 mg의 농도로 전구체 용액을 형성하기에 DMF (1 몰비 이상적 1) 원하는 비율이 PBI와 MAI를 모두 녹여/ mL로. </li><li> 적어도 5 시간 동안 50 ° C에서 전구체 용액을 교반한다. </li><li> 데우고 기판 PEDOT 덮여 : PSS 50 ℃의 핫 플레이트상에서 5 분간. </li><li> 하나의 장치에 걸쳐 일련의 증가 재현성을 보장하기 위해, 회전은 페 로브 스카이 트 (perovskite) 층을 코팅하는 동안 스핀 코터 그릇 내부의 용매 (200 μL)를 소량 적하하여 톨루엔 분위기를 생성한다. </li><li> 기판 상에 (4.1.2.1)에서 150 μL 전구체 용액을 놓습니다. </li><li> 스핀 코팅이 전구체 용액에서 30 초 동안 3,000 rpm에서 페 로브 스카이 트 층. 스핀 코팅 기판 당 페 로브 스카이 트 재료의 하나의 층. </li><li> 핫 플레이트상에서 110 ℃에서 30 초 동안 얻어진 페 로브 스카이 트 레이어를 가열한다. </li></ol></li><li> 분자 첨가제 : <ol><li> 더 성막을 위해 NH 4 CL (4.1.2.1로 설명 됨), 스핀 코팅 용액 (18-20 ㎎ / ㎖)을 동시 - 녹인다. 이전과 같이 진행합니다. 주 :이 공동 있으므로 첨가의 대안4.1.2에서 lution. </li></ol></li></ol></li><li> 진공 증착 <ol><li> 일반 과정 <ol><li> 진공 시스템으로 청소 기판을로드하고 대피. </li><li> 10-7 밀리바의 압력은 증착 챔버 내로 이송 샘플 도달 셔터와 증착을 소스로부터 떨어져 보호 후. </li><li> PBI 2 약 330 ° C로 전구체 물질을 함유하고 MAI 140 ° C 두 소스를 가열한다. 챔버 내의 압력이 때문에 MAI의 휘발성 특성으로 약 10 -4 mbar에서 상승된다는 점에 유의해야합니다. </li><li> 다른 하나의 샘플 위치에있는 동안 하나의 석영 결정 모니터 (QCM)를 사용하여 두 물질에 대한 증착 속도를 보정 가까이 소스를 위치. 증발 온도로 재료를 가열과 동시에 QCM을에 표시된 각각의 두께를 적어 둡니다. 비율로 금형 계수를 계산두 값. 두께 계산에 사용하는 6.16 및 1.23 g / cm -3 각각 PBI 2 MAI에 대한. </li></ol></li><li> 공동 증발 <ol><li> 증가 또는 화학 양 론적으로 정확한 페 로브 스카이 트 막을 얻기 위해 소스의 온도를 감소시켜 2 : 약 1 MAI에 PBI (2)의 속도를 조정한다. </li><li> 성막을 시작하는 샘플 앞의 셔터를 연다. 의도 한 두께에 도달하면, 소스의 가열의 셔터와 턴을 닫습니다. </li><li> 휘발성 화합물 및 전체 막 형성을 제거하기 위해 진공 챔버의 내부에 70 ° C에서 1 시간 동안 필름을 가열한다. </li></ol></li><li> 순차 증착 <ol><li> 증발 (. 약 100 °의 C) 지점 아래에 다시 MAI 소스의 온도를 감소시키고 증발이 시작 될 때까지 PBI 2 소스를 가열; 순수한 PBI 2의 50 나노 미터를 입금. </li><li> 그 후, PBI (2) 냉각소스와 마찬가지로 MAI의 50 nm의 증발. 더 큰 두께를 들어 단계 4.2.3.1 및 4.2.3.2 대안을 반복합니다. </li><li> 휘발성 화합물 및 전체 막 형성을 제거하기 위해 진공 챔버의 내부에 70 ° C에서 1 시간 동안 필름을 가열한다. </li></ol></li></ol></li></ol> 5. 태양 전지의 제조 <ol><li> 20 ㎎ / ㎖의 농도에서 수용체 클로로 페닐-C 60 - 뷰티 르산 메틸 에스터 (PC 60 BM)을 용해시키고, 50 ℃에서 핫 플레이트 상에 적어도 하루 동안 교반한다. </li><li> 이전과 같이 페 로브 스카이 트 (perovskite) 층 (첨가제와 공동 용액 공정) 준비 (4.1.3 참조.). </li><li> 실온으로 금속판 상에 30 초 동안 가열 된 페 로브 스카이 트 레이어를 냉각. </li><li> 기판에 150 μL PC (60) BM 솔루션을 배치 </li><li> 스핀 코팅 PC 50 nm 두께의 층으로 얻어진 페 로브 스카이 트 막 위에 30 초 동안 2000 rpm에서 60 BM. </li><li> 완벽하게 코팅 된 기판을 배치순서대로 그림자 마스크와 샘플 홀더와 커버에 활성 레이어의 상단에 연락처를 증발합니다. </li><li> 이토 양극에 접촉을 설정하기 위해 메스와 접촉 중 하나를 스크래치. </li><li> 캐소드 상부 콘택의 증착은 진공 챔버로 옮긴다. </li><li> 석영 결정 모니터에 의해 측정 된 0.5 Å / s의 속도로 p = 3 × 10-6 mbar의 최대 압력에서 입금 10 nm의 알루미늄. 제 10 내지 후 속도는 100 nm의 막 두께에 도달 할 때까지 2.5 Å / s까지 증가 될 수있다. </li><li> -0.5 V 내지 1.5 (단계 = 0.02 V)의 전압 범위에서 소스 측정 유닛을 사용하여 태양 전지의 전압 (JV) 대 전류 밀도의 측정을 수행한다. 더 이력이 JV 특성에 표시되지 않도록하려면뿐만 아니라 1.5 -0.5 V의 바이어스를 연소에 의해뿐만 아니라 역방향 스캔 방향을 측정합니다. 태양 시뮬레이터 (100 mW의의 cm²) 공인 된 실리콘 포토 다이오드를 사용하여 보정을 사용합니다. </li></oL&gt;

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저자는 공개 아무것도 없어.

우리는 처리 조건은 필름 형태에 따르면 막에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이 연구 그룹 많은 동일한 페 로브 스카이 트 재료, 태양 전지의 성능 및 이온화 포텐셜 대한 다른 결과를 게시하는 이유이다. 모든 처리 단계 및 특성화 방법은 습도의 저하를 방지하기 위해 불활성 분위기 (또는 진공) 하에서 수행 될 수 있도록, 재현성을 보장하기 위해, 중요하다. 또한 유리체의 순도 및 공급 업체는 중요한 역할 (안 여기 조사)를 재생할 수 있습니다. 페 로브 스카이 진공 층이 결정 성이 높은 필름을 갖추고 증착 것이 명백하다; 그러나, 비교하여 액 처리 막을 높은 스루풋으로 제조 될 수있다. 전구체 용액에 첨가제와 스핀 코터 그릇에 톨루엔 분위기로 NH 4 CL을 사용하여 우리의 연구에서 가장 재현하고 부드러운 perovskit 제공전자 필름. 한편, 딥 앤드 드롭 코팅 공정이 아닌 거친 표면을 초래할, 또한 단말기 프로그램이 고려되지 않았다. 마지막으로, 진공 처리 된 층은 전체 작은 결정 크기 (~ 100 ㎚)하지만 전체 영화와 매끄러운 표면을 통해 범위의 높은 수준을 갖추고 있습니다. 전구체의 비율을 변화와 샘플 시리즈에서, 우리는 조성뿐만 아니라 막 형성에 큰 영향을 미치는 것을 배웠다. (도 2) XRD로 이들 층을 조사 때, 모든 필름은, 결정 성이 높은 상기 (110) 및 (220)면을 나타내는 14.11 ° 및 28.14 °에서의 반사로 나타낸 유사한 정방 정계 결정 구조를 보여주는 일부 동안에 층은 약한 (002)의 모양과 (004) 반사에 의해 볼 수있는, 조금 더 무질서 보였다. 그러나, XRD 회절 피크의 유의 넓어짐이 관찰되지 않는다. 흥미롭게도, 12.63 °에서 PBI (2)의 분리 단계의 흔적은 없습니다<html> 심지어 통합 PBI 2의 큰 초과하는 양의 발견. 이 PBI (2) XRD에 의해 그것을 발견 할 수 있습니다 별도의 단계 또는 나노 결정 섬하지만 같은 묽은 전면 광고로하지 포함되어 있음을 나타냅니다. 따라서, XRD의 사용이 제한된다. 한편, XPS는 PBI 2 (제조 방법)에 따라 MAI의 부가 량이, 막 중의 질소 비율 리드의 변화로부터 명백한 바와 같이 존재하는 것을 확인한다. 전술 한 바와 같이 차례로이 삽입 필름의 전자 구조에 상당한 영향을 미친다. 지금, UPS에 의해 밝혀 이온화 에너지의 차이의 관찰과 XPS의 결과를 결합하는이 두 현상의 상관 관계를 우리에게 있습니다. 도 6은 측정 IE 값은 해당 막의 조성 (질소 비율 리드)의 함수로서 플롯 결합 플롯을 나타낸다. 그림 6 &quot;SRC =&quot;/ 파일 / ftp_upload / 55084 / 55084fig6.jpg &quot;/&gt; 그림 6 : 40 페 로브 스카이 트 Fi를 LMS 세트 전체 데이터를 추출 측정 지점. (XPS에 의해 결정) 질소 함량 리드의 원소 비율 R 특급의 이온화 에너지 의존; 실선은 데이터 선형 파이 t이고, 점선은 ± 0.12 eV의 표준 편차를 표시한다. 바닥에서, 과학 t의 잔차가 표시됩니다. 참조 (16)로부터 허가 재판. 저작권 2015 와일리 - VCH. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55084/55084fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 우리는이 두 값 사이에 명확한 선형 상관 관계를 찾을 수 있습니다. PBI를이 풍부한 층이 IE를 증가하면서 우리의 결과는, 따라서, 과량의 MAI와 페 로브 스카이 트 막은 하부 IE를 나타내는 것을 나타낸다. 우리는 6.05 ± 0.10 eV의의 IE를 찾을 수5.4 eV의의 자주 게시 된 IE보다 훨씬 큰 R 특급 = 1, 최적의 몰비합니다. 우리가 다른 페 로브 스카이 트 막 제조의 다양한이 값을 발견하면,이 불일치로 인해 가공 조건으로 될 가능성이 없다. 기인 여기서 사용 상태 기울기의 선형 밀도가 높은 판독 값이 결과 데이터 평가의 차이 라기이다. 이 문제의 광범위한 토론 참조 (17)에서 찾을 수 있습니다. 이는 우리가 변하는 비율 IE의 시프트하지만, 활성화 에너지뿐만 아니라 즉, 광이 막의 밴드 갭의 변화 (E의 g = 1.60 ± 0.02 eV의 데이터는 도시하지 않음)을 찾을 것이 중요하다 (EA)를 동시에 이동합니다. 최대 태양 전지 효율은 약간 문헌 14에서 결과를 확인하고 9.6 %의 전력 변환 효율이 1.02의 몰 비 R (MAI에 PBI 2)에 대해 발견 된PBI이 풍부한 필름 그레인 경계에서 PBI (2)에 의해 페 로브 스카이 트 필름의 보호에 의해 개선 된 캐리어 동작을 갖추고 있습니다. 증가 PBI 2 함량이 200 meV 인에 의해 개방 전압의 감소는 찾을 수 있습니다. 페 로브 스카이 트 물질의 밴드 갭의 변화가, V의 OC의 감소는 페 로브 스카이 트와 PCBM의 계면에서 광 갭 동시 감소하여 오히려 불충분 정공 차단하여 설명되지 않을 수 일어나기 때문에 (IE PCBM = 6.2 EV)에 의한 페 로브 스카이 트 IE의 증가. 동시에 0.8에서 0.7 R&gt; 1.05 감소에 대한 FF는 이러한 연구 결과를 지원한다. 결론적으로 제조 된 다양한 방법에 의해 페 로브 스카이 트 필름의 광범위한 연구를 발표 강한 변형 막 형성, 전자 구조 및 장치의 성능에서 발생하는 것으로 나타났다. 특히 관심 MAI 오 의도적 혼입에 의해 페 로브 스카이 트의 IE를 조절하는 가능성은R PBI 새로운 디바이스 구조의 인터페이스 최적화를 위해 사용할 수있는 2 삽입은. 앞으로의 연구는 더 큰 디바이스 영역을 향해 목표로 고급 제조 기술을 볼 것이다. 다음은 닥터 블레이 딩, 스프레이 기술 및 현재 COPT.centre (유기 생산 기술에 대한 콥트 = 센터)에서 우리 시설에 설치되는 대규모 인쇄 등의 방법을 포함한다.

박막 태양 전지 기술에 의한 플렉시블 기판 상에 낮은 재료 소모량 및 적용에 태양 전지 응용 연구에 큰 관심을 끌고있다. 특히, 무기 / 유기 할로겐화물 페 로브 스카이 트 재료를 높은 효율로 이어지는 태양 전지 소자에서 가능한 활성층 인 것으로 입증되었다. 페 로브 스카이 트 (perovskite)는 높은 흡수 계수 1, 높은 전하 이동 (2), 에너지 (3)를 결합 낮은 여기자으로 유리한 특성을 갖추고 있습니다. 페 로브 스카이 트 레이어는 다양한 용액 또는 납 (II) 요오다 이드 (PBI 2) methylammonium오다 이드 (MAI)과 같은 저가의 전구체 물질을 사용하여 기상 기반 제조 방법에 의해 제조 될 수있다. 이 방법은 시판의 실리콘 태양 전지에 비해 낮은 제조 온도를 사용하여 결정 성이 높은 필름을 쉽게 제조 할 수 있습니다. 그것은 웃음이었다이 엑시톤 확산 길이와 전하 이동에 영향을 WN로하는 여러 파라미터는 페 로브 스카이 트의 태양 전지, 특히 필름 형태의 성능에 큰 영향을 미친다. 니가 등. 보여 주었다, 페 로브 스카이 트 막 모폴로지를 향상 따르면 평균 결정 크기, 태양 전지의 성능 향상 -4,5- 관련하여. 형태 (예 : 아세트산 납 (6)의 이용), (II) 분자 첨가제 7 용매 (III)을 선택 (NH 4 CL 등) (ⅳ) 온도, 전구체 재료 (I)의 선택에 의해 영향을받을 것으로 나타났다 및 그 제조 방법, 특히 9 (V)를 선택 (톨루엔 또는 클로로 벤젠과 같은 8) 용매 대기 하에서 어닐링. (4) 17 %를 초과하는 효율이 태양 전지의 1 단계 또는 2 단계, 스핀 코팅과 같은 용액 결과 기반 프로세스 &lt;/ SUP&gt; (10)는 진공 증착 페 로브 스카이 태양 전지 동안 11, 12, 15.4 % (13)의 효율을 얻었다. 페 로브 스카이 트 레이어 과잉 PBI이 때문에 결정 입계 (14)에 의한 PBI 2 페 로브 스카이 트 막을 패시베이션 의해 향상된 캐리어 균형 태양 전지의 성능에 유리하다 나타났다. 그러나, 약간의 작업이 페 로브 스카이 트 막 재료의 화학량 효과의 역할을 이해하기 위해 수행되었다. 이 논문에서 우리는 다르게 준비 페 로브 스카이 트 필름의 넓은 범위에 광범위한 연구를 제시하고 표시 방법 제조 방법 및 전구체 화학 양론 영향 형태, 결정, 상태 밀도, 막 조성 및 태양 전지의 성능을 제공합니다. 전체 론적 개요 characteri 필름으로 제작에 이르기까지, 제시장치 성능에 zation 모든 방법.

<table><tbody><tr><td>ITO</td><td>Rose</td><td></td><td>&amp;lt; 15 &amp;Omega;/sq</td></tr><tr><td>PEDOT:PSS</td><td>Heraeus Clevios</td><td>P VP .Al&amp;nbsp; 4083</td><td></td></tr><tr><td>MAI</td><td></td><td></td><td>Synthesized as found in literature</td></tr><tr><td>PbI&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Alfa Aesar</td><td>44314</td><td>99.999% trace metals basis, -10 mesh beads</td></tr><tr><td>NH&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;Cl</td><td>Suprapure</td><td>101143</td><td>99.995%</td></tr><tr><td>PCBM</td><td>Nano C</td><td></td><td>99.9%</td></tr><tr><td>Chlorobenzene</td><td>Sigma Aldrich</td><td>270644</td><td>Chromasolv for HPLC (99.9%)</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;N,N&lt;/em&gt;-Dimethylformamide</td><td>Acros Chemicals</td><td>&amp;nbsp;348430010</td><td>Extra dry, stored over molecular sieves (99.8%)</td></tr><tr><td>Toluene</td><td>Sigma Aldrich</td><td>244511</td><td>anhydrous</td></tr></tbody></table>

influence of hybrid perovskite fabrication methods on film formation, electronic structure, and solar cell performance

하이브리드 유기 / 무기 할로겐화 티탄 석 최근 다른 박막 디바이스 기술을 초과 장치 효율을 달성 할 가능성, 태양 전지 응용 분야에서 큰 관심의 주제이었다. 그러나, 장치의 효율성과 기본 물성에 큰 변화가보고되어있다. 이것은 지금까지 충분히 검토되어 있지 않은 필름을 처리하는 동안 의도하지 않은 변형에 기인한다. 따라서 우리는 우리가 보여 CH 3 NH 3 PBI 3 페 로브 스카이 트의 다수의 형태 및 전자 구조의 광범위한 연구를 수행하는 방법 제조 방법뿐만 아니라, 유리체의 methylammonium 요오드화 납 (II), 요오드화 충격성 등의 혼합비 성막, 결정 구조, 상태 밀도, 에너지 수준, 궁극적으로 태양 전지 성능.

페 로브 스카이 트 필름의 다른 제조 방법에 비해 전체적인 뷰를 얻기 위해서는, 구조, 전기, 및 소자 특성을 결합하는 것이 중요하다. 주사 전자 현미경 (SEM)의 형태의 좋은 인상을 준다. 따라서, 다른 제조 방법에 의해 제조 된 필름은 모든 조사 하였다. 페 로브 스카이 트 박막의 대표적인 일부는 막 형태의 제조 방법의 큰 영향을 시각적으로도 1에 도시되어있다. 이상적으로, 원활하고 핀홀 자유 필름은 장치에 요구된다. 알 수있는 바와 같이,이 첨가제 NH 4 CL 톨루엔 분위기 공동 용액으로부터 제조 된 증착 필름 (F, G), 딥 코팅들 (D, E), 및 필름의 경우 (A1은 1.4-0.6의 MAI에 PBI (2)의 다양한 비율 R과 A5)에. 대조적으로, 필름 witho<html> UT 첨가제 (H)뿐만 아니라, 딥 코팅 (D, E)과 드롭 - 코팅 된 것 (b는 c)는 큰 공극, 구조물 등을 바늘 또는 큰 표면 거칠기를 표시하므로 장치 애플리케이션에 유용하지 않다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/55084/55084fig1.jpg" /> 그림 1 : 다른 처리 방법에 의해 제조 된 페 로브 스카이 트 필름의 SEM 이미지. (A1 호 - A5) MAI (R) (40)의 로딩 시간과, (b) 드롭 코팅 (c)에 PBI이 서로 다른 비율로 첨가하고, 톨루엔 분위기 공동 용액 드롭 코팅 (120)의 로딩 시간 ( 첨가제없이 d) 딥 코팅 (10의 로딩 시간), (e)에 딥 코팅 (3600의 로딩 시간), (F)의 공동 증착 (g) 순차적 증착 (H) 공동 용액. 스케일 바는 1 ㎛의 길이를 나타냅니다.tp_upload / 55084 / 55084fig1large.jpg &quot;대상 =&quot;_ 빈 &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. 마지막으로, 그림 첨가제 및 톨루엔 분위기와 공동 솔루션 준비를 사용하여 1.4 0.6에서 MAI에 PBI 2의 비 (R)를 혼합 1 A1-A5 쇼 변화. 여기뿐만 아니라 다른 영화 모폴로지 표시 표면 범위와 결정 크기 쇼의 변화. SEM은 박막의 형태와 범위를 시각화하는 영화 거칠기에 인상을 얻을 수있는 좋은 도구이지만, 그러나 어떠한 구조 정보는 제공되지 않습니다. 따라서, 상기 페 로브 스카이 트 필름을 특성화하기 위해서, X 선 회절 (XRD)을 사용 하였다. 구리 K를 사용하여이 기술 α 양극 (λ = 1.54056 Å) (10) 사이의 2θ 범위의 결정 단계<html> 6; 40 ° (0.00836 °의 단계 크기)는 감시되고있어서 하였다. 많은 출판물 XRD는 페 로브 스카이 트 필름의 품질을 결정하는데 사용된다. 도 2는 MAI를 PBI이 6 가지의 혼합 비율을 갖는 샘플들의 서브 세트의 XRD 측정을 도시하고, 따라서도 1A1-A5의 SEM 이미지에 대응한다. 또한, 순수 PBI (2)의 스펙트럼을 나타낸다. 이로부터 이러한 PBI 2 MAI의 부가적인 단계의 결합, 즉 다른 위상의 외관뿐만 아니라 페 로브 스카이 트 레이어의 품질에 전구체 용액의 화학 양론의 영향은 조사된다. 스펙트럼은 정방 정 구조를 도시 한 반사는 해당 결정면과 함께 인덱싱된다. 놀랍게도, MAI PBI 또는 2의 추가 단계가 오프 화학량 필름에서 관찰되지 않았다. NT &quot;&gt; <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/55084/55084fig2.jpg" /> 도 2 : XRD의 순수한 PBI (2)의 패턴뿐만 아니라 전구체 (오른쪽의 수치에 의해 주어진 비율로) 다양한 몰비를 사용하여 (NH 4 CL 톨루엔 분위기) 공동 용액 법으로 제조 된 페 로브 스카이 샘플. 비교를 들어, 곡선은 14.11 °에서 피크에 정규화 및 수직으로 이동합니다. 참조 (16)로부터 허가 재판. 저작권 2015 와일리 - VCH. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55084/55084fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> XRD 필름의 조성에 관한 정보를 제공하지 않은 것처럼, X 선 광전자 분광법 (XPS)을 직접 막 화학량 론을 측정 할 수있는, 사용된다. 이 측정을 위해 Mg를 K의 α의 여진 원 (hν = 1252.6 eV의) 10 eV의 (에너지 해상도 = 800 meV 인)의 통과 에너지가 사용된다. 상대 감도 계수 (RSF)를 각각 개별적으로 측정 요소에 대해 고려되어야한다. 이와 같이, 우리는 측정 시스템의 RSFs (마그네슘 K α의 소스, X 선 소스와 분석기 50.0 ° 사이의 각도)을 조정하는 것이 중요하다. 우리는 트리스 - (4-iodphenyl) - 아민 (C 18 H 12 N 3 I)과 요오드 피크를 보정하는 작은 분자의 수를 이용하고, (2)를 통해 PBI (PB)을 보정. 탄소가 RSF (C1S) = 1과 같은 기준으로 사용되며, 따라서, 개별 요소의 RSF 인자이고; RSF (N1S) = 1.8, RSF (I3D 5/2) = 32.8, 및 RSF (Pb4f 7/2) = 16.5. 도 3은 상부 서브 도면에 나타낸 특성 코어 레벨 피크 증착막의 대표적인 XPS 스펙트럼을 나타낸다. 낮은 하위 도면 I3D 5/2 (619.6 EV), N1S에서 (402.7 EV), C1S (286.6eV) 및 Pb4f 7/2은 (138.6 EV) 피크가 표시됩니다. 모든 신호 만 그러나 진탕해서 피크이므로 실제 추가 결합 상태와 관련이없는 높은 결합 에너지의 작은 기능은 일반적으로 관찰되는 요오드의 경우, 하나의 혼합 가우스 / 로렌츠 피크에 의해 장착 할 수있다. 우리는 신호 세기에 걸쳐 통합하고 각 RSF (16)를 정규화하여 모든 제조 된 페 로브 스카이 트 레이어의 상대 막 조성물을 추출 할 수있다. N : 납 : 필름의 일부에 큰 편차가 이상적인 막 화학량 C에서 발견 된 I의 1 : 1 : 1 : 3이고; 예를 들어 0.4 d 개의 1.5 사이에서 변화 질소의 비율 리드. 이 공동 증착 제어 및 재현하기 어려운 증착 필름, 특히 사실이다. 결정 용액으로 처리 된 샘플의 경우, 다른 한편으로는, 실제와는 전구체의 혼합비는 최종 막 조성물과 매우 잘 일치 의도XPS에서. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/55084/55084fig3.jpg" /> 그림 3 : 대표 XPS 스펙트럼. 전체 XPS 스캔이 표시됩니다 위, 클로즈업 아래 통합 피크의 측정이 표시됩니다 XPS. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55084/55084fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 막 조성물이 변형 상태의 밀도에 미치는 영향을 조사하기 위해, 우리는 UV 광전자 분광법 (UPS)을 돌렸다. , 헬륨 방전등 UPS의 측정을 수행 (21.22 eV로 그는 I를 샘플 바이어스 -8 V) 2 eV의 패스 에너지를 이용하고, (페르미 에지 폭에 의해 결정) 110 meV 인 에너지 분해능.되고 모든 시료의 경우, 전체 스펙트럼 우선 신호 대 잡음비를 증가시키기 위해 높은 개구 분석기를 사용하여 측정하고, A는 높은 해상도 주사 상세한<html> 비주얼 베이직 영역 수행 하였다. UPS의 스펙트럼, 특히 VB 영역 스캔에서, 다색 그는 I 방사선에 의한 위성 피크는 데이터 분석시 수치에 대해 보정 하였다. 그림 4는 모두 공동 순차 증착 (밝은 빨강)뿐만 아니라 다른 액 처리 (진한 빨강) 방법을 포함, 모든 조사 샘플의 전체 데이터 세트의 UPS 곡선을 보여줍니다. 우리는 이온화 에너지 (IE)에서 상당한 변화가도 4의 좌측 플롯 높은 결합 에너지 차단 위치의 변화에서 주목할 관찰되는 것을 강조하고자. 이러한 변화는 처리 및 필름 조성의 변화에 ​​의해 초래하고 5.67와 6.4 eV의 사이에 IE의 조정 기능으로 이어질 수 있습니다. 더 자세한 설명은, 16 참조를 참조하십시오. JPG &quot;/&gt; 그림 4 : 조사 샘플의 대표적인 부분 집합의 UPS를 검색합니다. 오른쪽은 증착 (빛 레드 라인)에 대한 VB의 발병 가까이 높은 해상도를 표시하면서 왼쪽 패널은 높은 결합 에너지 컷오프 (HBEC)와 가전 자대 영역을 표시 솔루션 처리 (진한 빨강 선) 페 로브 스카이 트 영화. 모든 곡선 위해 X시킴으로써 행한다을 따라 이동 한 약 3 에버스의 기능에 정렬합니다. 참조 (16)로부터 허가 재판. 저작권 2015 와일리 - VCH. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55084/55084fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 우리는 필름의 결정 구조에 영향을주지 않고 전자 구조의 변화에 ​​우위 다른 전구체로부터 제조 혼합비 필름 페롭 스카이 이전 실험에서 얻은, 우리는 원했던태양 전지의 성능에 대한 전구체 비의 효과를 조사한다. 따라서, ITO / PEDOT : PSS / 페 로브 스카이 트 (perovskite) / PC (60) BM / 알 태양 전지는 1.2에서 0.7로 MAI PBI (2)의 비율을 사용하여 (첨가제 톨루엔 분위기) 공동 용액 처리 층 페 로브 스카이 트를 사용하여 제조 하였다. 도 5는 태양 전지의 특성 전력 변환 효율 막 화학량 론 (의도 비 R)의 영향 (PCE), 단락 전류 (J의 SC), 개방 전압 (V의 OC) 및 충전 인자 (FF)를 나타낸다. 9.6 %의 최고 효율은 1.02의 의도 몰비, 즉 이상적인 페 로브 스카이 트 조성에 가까운에 대한 발견된다. <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/55084/55084fig5.jpg" /> 그림 5 : PCE, J 사우스 캐롤라이나, V의 OC 및 FF의 특성 값. 이러한 값은 태양 전지 장치 indep의 측정으로부터 추출MAI에 PBI 2의 의도 된 혼합 비율 R의 INT의 endent은 필름 제조에 사용. 참조 (16)로부터 허가 재판. 저작권 2015 와일리 - VCH. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55084/55084fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance

우리는 결정 구조, 상태, 에너지 수준의 밀도 및 궁극적으로 태양 전지의 성능을 비교하는 무기 / 유기 박막이 페 로브 스카이 트 (perovskite)의 다른 제조 방법의 효과에 대한 광범위한 연구 결과를 제시한다.

필름 형성에 하이브리드 페 로브 스카이 트 제조 방법, 전자 구조 및 태양 전지 성능의 영향

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

18.4K 조회수.  University of Cologne.  우리는 결정 구조, 상태, 에너지 수준의 밀도 및 궁극적으로 태양 전지의 성능을 비교하는 무기 / 유기 박막이 페 로브 스카이 트 (perovskite)의 다른 제조 방법의 효과에 대한 광범위한 연구 결과를 제시한다. 

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Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

벌크 이종 접합 태양 전지의 인쇄 제작 및<em&gt; 현장에서</em&gt; 형태학 특성

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

연구

공학

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal inks. For the photoactive absorber layer, colloidal CdTe and CdSe nanocrystals (3-5 nm) are synthesized using an inert hot injection technique and cleaned with precipitations to remove excess starting reagents. Similarly, gold nanocrystals (3-5 nm) are synthesized under ambient conditions and dissolved in organic solvents. In addition, precursor solutions for transparent conductive indium tin oxide (ITO) films are prepared from solutions of indium and tin salts paired with a reactive oxidizer. Layer-by-layer, these solutions are deposited onto a glass substrate following annealing (200-400 &#176;C) to build the nanocrystal solar cell (glass/ITO/CdSe/CdTe/Au). Pre-annealing ligand exchange is required for CdSe and CdTe nanocrystals where films are dipped in NH4Cl:methanol to replace long-chain native ligands with small inorganic Cl- anions. NH4Cl(s) was found to act as a catalyst for the sintering reaction (as a non-toxic alternative to the conventional CdCl2(s) treatment) leading to grain growth (136&#177;39 nm) during heating. The thickness and roughness of the prepared films are characterized with SEM and optical profilometry. FTIR is used to determine the degree of ligand exchange prior to sintering, and XRD is used to verify the crystallinity and phase of each material. UV/Vis spectra show high visible light transmission through the ITO layer and a red shift in the absorbance of the cadmium chalcogenide nanocrystals after thermal annealing. Current-voltage curves of completed devices are measured under simulated one sun illumination. Small differences in deposition techniques and reagents employed during ligand exchange have been shown to have a profound influence on the device properties. Here, we examine the effects of chemical (sintering and ligand exchange agents) and physical treatments (solution concentration, spray-pressure, annealing time and annealing temperature) on photovoltaic device performance.

This protocol describes the synthesis and solution deposition of inorganic nanocrystals layer by layer to produce thin film electronics on non-conductive surfaces. Solvent-stabilized inks can produce complete photovoltaic devices on glass substrates via spin and spray coating following post-deposition ligand exchange and sintering.

완전 해결 가공 된 무기 나노 결정 태양 광 발전 장치의 제작

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Morphology Control for Fully Printable Organic&#8211;Inorganic Bulk-heterojunction Solar Cells Based on a Ti-alkoxide and Semiconducting Polymer

The photoactive layer of a typical organic thin-film bulk-heterojunction (BHJ) solar cell commonly uses fullerene derivatives as the electron-accepting material. However, fullerene derivatives are air-sensitive; therefore, air-stable material is needed as an alternative. In the present study, we propose and describe the properties of Ti-alkoxide as an alternative electron-accepting material to fullerene derivatives to create highly air-stable BHJ solar cells. It is well-known that controlling the morphology in the photoactive layer, which is constructed with fullerene derivatives as the electron acceptor, is important for obtaining a high overall efficiency through the solvent method. The conventional solvent method is useful for high-solubility materials, such as fullerene derivatives. However, for Ti-alkoxides, the conventional solvent method is insufficient, because they only dissolve in specific solvents. Here, we demonstrate a new approach to morphology control that uses the molecular bulkiness of Ti-alkoxides without the conventional solvent method. That is, this method is one approach to obtain highly efficient, air-stable, organic-inorganic bulk-heterojunction solar cells.

A method for fully printable, fullerene-free, highly air-stable, bulk-heterojunction solar cells based on Ti alkoxides as the electron acceptor and the electron-donating polymer fabrication is described here. Moreover, a method for controlling the morphology of the photoactive layer through the molecular bulkiness of the Ti-alkoxide units is reported.

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Low Pressure Vapor-assisted Solution Process for Tunable Band Gap Pinhole-free Methylammonium Lead Halide Perovskite Films

Organo-lead halide perovskites have recently attracted great interest for potential applications in thin-film photovoltaics and optoelectronics. Herein, we present a protocol for the fabrication of this material via the low-pressure vapor assisted solution process (LP-VASP) method, which yields ~19% power conversion efficiency in planar heterojunction perovskite solar cells. First, we report the synthesis of methylammonium iodide (CH3NH3I) and methylammonium bromide (CH3NH3Br) from methylamine and the corresponding halide acid (HI or HBr). Then, we describe the fabrication of pinhole-free, continuous methylammonium-lead halide perovskite (CH3NH3PbX3 with X = I, Br, Cl and their mixture) films with the LP-VASP. This process is based on two steps: i) spin-coating of a homogenous layer of lead halide precursor onto a substrate, and ii) conversion of this layer to CH3NH3PbI3-xBrx by exposing the substrate to vapors of a mixture of CH3NH3I and CH3NH3Br at reduced pressure and 120 &#176;C. Through slow diffusion of the methylammonium halide vapor into the lead halide precursor, we achieve slow and controlled growth of a continuous, pinhole-free perovskite film. The LP-VASP allows synthetic access to the full halide composition space in CH3NH3PbI3-xBrx with 0&#160;&#8804; x&#160;&#8804; 3. Depending on the composition of the vapor phase, the bandgap can be tuned between 1.6 eV&#160;&#8804; Eg&#160;&#8804; 2.3 eV. In addition, by varying the composition of the halide precursor and of the vapor phase, we can also obtain CH3NH3PbI3-xClx. Films obtained from the LP-VASP are reproducible, phase pure as confirmed by X-ray diffraction measurements, and show high photoluminescence quantum yield. The process does not require the use of a glovebox.

Here, we present a protocol for the synthesis of CH3NH3I and CH3NH3Br precursors and the subsequent formation of pinhole-free, continuous CH3NH3PbI3-xBrx thin films for the application in high efficiency solar cells and other optoelectronic devices.

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화학

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.

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

Flash Infrared Annealing for Perovskite Solar Cell Processing

Organic&#8211;inorganic perovskites have an impressive potential for the design of next generation solar cells and are currently considered for upscaling and commercialization. Currently, perovskite solar cells rely on spin-coating which is neither practical for large areas nor environmentally friendly. Indeed, one of the conventional and most effective lab-scale methods to induce perovskite crystallization, the antisolvent method, requires an amount of toxic solvent that is difficult to apply on larger surfaces. To solve this problem, an antisolvent-free and rapid thermal annealing process called flash infrared annealing (FIRA) can be used to produce highly crystalline perovskite films. The FIRA oven is composed of an array of near-infrared halogen lamps with an illumination power of 3,000 kW/m2. A hollow aluminum body enables an effective water-cooling system. The FIRA method allows the synthesis of perovskite films in less than 2 s, achieving efficiencies &#62;20%. FIRA has a unique potential for the industry because it can be adapted to continuous processing, is antisolvent-free, and does not require lengthy, hour-long annealing steps.

We describe a flash infrared annealing method used for the synthesis of perovskite and mesoscopic-TiO2 films. Annealing parameters are varied and optimized for processing on fluorine-doped tin oxide (FTO) glass and indium tin oxide-coated polyethylene terephthalate (ITO PET), subsequently giving devices power conversion efficiencies &#62;20%.

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Organic&#8211;inorganic perovskites have an impressive potential for the design of next generation solar cells and are currently considered for upscaling ...

환경과학

Key Factors Affecting the Performance of Sb2S3-sensitized Solar Cells During an Sb2S3 Deposition via SbCl3-thiourea Complex Solution-processing

Sb2S3 is considered as one of the emerging light absorbers that can be applied to next-generation solar cells because of its unique optical and electrical properties. Recently, we demonstrated its potential as next-generation solar cells by achieving a high photovoltaic efficiency of &#62; 6% in Sb2S3-sensitized solar cells using a simple thiourea (TU)-based complex solution method. Here, we describe the key experimental procedures for the deposition of Sb2S3 on a mesoporous TiO2 (mp-TiO2) layer using a SbCl3-TU complex solution in the fabrication of solar cells. First, the SbCl3-TU solution is synthesized by dissolving SbCl3 and TU in N,N-dimethylformamide at different molar ratios of SbCl3:TU. Then, the solution is deposited on as-prepared substrates consisting of mp-TiO2/TiO2-blocking layer/F-doped SnO2 glass by spin coating. Finally, to form crystalline Sb2S3, the samples are annealed in an N2-filled glove box at 300 &#176;C. The effects of the experimental parameters on the photovoltaic device performance are also discussed.

Key Factors Affecting the Performance of Sb2S3-sensitized Solar Cells During an Sb2S3 Deposition via SbCl3-thiourea Complex Solution-processing

This work provides a detailed experimental procedure for the deposition of Sb2S3 on a mesoporous TiO2 layer using a SbCl3-thiourea complex solution for applications in Sb2S3-sensitized solar cells. This article also determines key factors governing the deposition process.

주요 Sb2S3의 성능에 영향을 미치는 요인-태양 전지는 Sb2S3 증 착을 통해 SbCl3중 응-thiourea 복잡 한 솔루션-처리

Sb2S3 is considered as one of the emerging light absorbers that can be applied to next-generation solar cells because of its unique optical and electrical ...

Solution-Processed "Silver-Bismuth-Iodine" Ternary Thin Films for Lead-Free Photovoltaic Absorbers

Bismuth-based hybrid perovskites are regarded as promising photo-active semiconductors for environment-friendly and air-stable solar cell applications. However, poor surface morphologies and relatively high bandgap energies have limited their potential. Silver-bismuth-iodine (Ag-Bi-I) is a promising semiconductor for optoelectronic devices. Therefore, we demonstrate the fabrication of Ag-Bi-I ternary thin films using material solution processing. The resulting thin films exhibit controlled surface morphologies and optical bandgaps according to their thermal annealing temperatures. In addition, it has been reported that Ag-Bi-I ternary systems crystallize to AgBi2I7, Ag2BiI5, etc. according to the ratio of the precursor chemicals. The solution-processed AgBi2I7 thin films exhibit a cubic-phase crystal structure, dense, pinhole-free surface morphologies with grains ranging in size from 200 to 800 nm, and an indirect bandgap of 1.87 eV. The resultant AgBi2I7 thin films show good air stability and energy band diagrams, as well as surface morphologies and optical bandgaps suitable for lead-free and air-stable single-junction solar cells. Very recently, a solar cell with 4.3% power conversion efficiency was obtained by optimizing the Ag-Bi-I crystal compositions and solar cell device architectures.

Herein, we present detailed protocols for solution-processed silver-bismuth-iodine (Ag-Bi-I) ternary semiconductor thin films fabricated on TiO2-coated transparent electrodes and their potential application as air-stable and lead-free optoelectronic devices.

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Bismuth-based hybrid perovskites are regarded as promising photo-active semiconductors for environment-friendly and air-stable solar cell applications. ...

Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are demonstrated. The ink synthesis is based on a simple wet chemical reaction and the inkjet printing protocol is a facile step by step method. The inkjet printed thin films have been characterized by X-ray diffraction, optical absorption spectroscopy, photoluminescent spectroscopy, and electronic transport measurements. X-ray diffraction of the printed quantum dot films indicates a crystal structure consistent with an orthorhombic room temperature phase with (001) orientation. In conjunction with other characterization methods, the X-ray diffraction&#160;measurements show high quality films can be obtained through the inkjet printing method.

A protocol for synthesizing inorganic-lead-halide hybrid perovskite quantum dot inks for inkjet printing and the protocol for preparing and printing the quantum dot inks in an inkjet printer with post characterization techniques are presented.

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Facile Synthesis of Colloidal Lead Halide Perovskite Nanoplatelets via Ligand-Assisted Reprecipitation

In this work, we demonstrate a facile method for colloidal lead halide perovskite nanoplatelet synthesis (Chemical formula: L2[ABX3]n-1BX4, L: butylammonium and octylammonium, A: methylammonium or formamidinium, B: lead, X: bromide and iodide, n: number of [BX6]4- octahedral layers in the direction of nanoplatelet thickness) via ligand-assisted reprecipitation. Individual perovskite precursor solutions are prepared by dissolving each nanoplatelet constituent salt in N,N-dimethylformamide (DMF), which is a polar organic solvent, and then mixing in specific ratios for targeted nanoplatelet thickness and composition. Once the mixed precursor solution is dropped into nonpolar toluene, the abrupt change in the solubility induces the instantaneous crystallization of nanoplatelets with surface-bound alkylammonium halide ligands providing colloidal stability. Photoluminescence and absorption spectra reveal emissive and strongly quantum-confined features. X-ray diffraction and transmission electron microscopy confirm the two-dimensional structure of the nanoplatelets. Furthermore, we demonstrate that the band gap of perovskite nanoplatelets can be continuously tuned in the visible range by varying the stoichiometry of the halide ion(s). Lastly, we demonstrate the flexibility of the ligand-assisted reprecipitation method by introducing multiple species as surface-capping ligands. This methodology represents a simple procedure for preparing dispersions of emissive 2D colloidal semiconductors.

This work demonstrates facile room-temperature synthesis of colloidal quantum-confined lead halide perovskite nanoplatelets by ligand-assisted reprecipitation method. Synthesized nanoplatelets show spectrally narrow optical features and continuous spectral tunability throughout the visible range by varying the composition and thicknesses.

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