Name: harvesting solar energy by means of charge-separating nanocrystals and their solids
Uploaded: 2012-08-23T12:03:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids at JoVE.com

ברצוננו להודות ד&quot;ר פליקס Castellano (BGSU) וניל ע&quot;נ לדיוני ייעוץ ובעל ערך. אנו מכירים תודה &quot;חומר רשתות&quot; תכנית OBOR ואוניברסיטת מדינת באולינג גרין לתמיכה כספית. עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי NSF בפרס המועצה להשכלה גבוהה - 1112227.

1. סינתזה של Nanocrystals Core ZnSe 8 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המקום 7.0 גרם ODA ובר סערה מגנטית לתוך בקבוק צוואר 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוק נפרד, לשלב 0.063 גרם Se וTOP 2.4 מ&quot;ל ולהוסיף פס מגנטי ומערבבים. התערובת של טופ וסלניום יש degassed תחת ואקום למש...

<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>

מחקר זה מדגים כיצד ארכיטקטורות מורכבות של nanocrystals האורגני יכולות להיות מועסקות על מנת להשיג הפרדה המרחבית של חיובי photoinduced. בפרט, הרוכבים האלה מאפשרים כוונון העדין של התפלגות מטענים על פני שני התחומים, אשר ניתנים לביצוע גם פונקצית הפוטו או פוטו. לדוגמה, photocatalysts היעיל י...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם המגיב </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגים </td><td> תגובות (אופציונלי) </td></tr><tr><td> octadecylamine (ODA), 90% </td><td> דיג </td><td> AC12932-0050 </td><td></td></tr><tr><td> סלניום (Se), 200 רשת </td><td> Acros </td><td> AC19807-2500 </td><td></td></tr><tr><td> Tri-n-octylphosphine (למעלה), 97% </td><td> שטרם </td><td> 15-6655 </td><td> אוויר רגיש </td></tr><tr><td> diethyl אבץ (Et2Zn), 10% על ידי WT. </td><td> אולדריץ </td><td> 22080 </td><td> אוויר רגיש, רגיש לאור </td></tr><tr><td> מתנול, 99.8%, נטול מים </td><td> אולדריץ </td><td> 179337 </td><td></td></tr><tr><td> טולואן, 99.8%, נטול מים </td><td> אולדריץ </td><td> 244511 </td><td></td></tr><tr><td> Tri-n-octylphosphine תחמוצת (topo), 99% </td><td> אולדריץ </td><td> 223301 </td><td></td></tr><tr><td> n-octadecylphosphonic חומצה (ODPA), 98% </td><td> סינתזת PCI </td><td> 104224 </td><td></td></tr><tr><td> hexylphosphonic חומצה (HPA), 98% </td><td> סינתזת PCI </td><td> 4721-24-8 </td><td></td></tr><tr><td> תחמוצת קדמיום (CDO), 99.99% </td><td> אולדריץ </td><td> 202894 </td><td></td></tr><tr><td> גופרית (S), 99.999% </td><td> Acros </td><td> AC19993-0500 </td><td> ריח חזק </td></tr><tr><td> חומצה 11-mercaptoundecanoic (MUA), 95% </td><td> אולדריץ </td><td> 450561 </td><td></td></tr><tr><td> אשלגן (KOH) </td><td> Acros </td><td> AC13406-0010 </td><td></td></tr><tr><td> כלורופורם </td><td> VWR </td><td> EM-CX1059-1 </td><td></td></tr><tr><td> להוביל תחמוצת (PBO), 99.999% </td><td> אולדריץ </td><td>32306-1 ק&quot;ג </td><td></td></tr><tr><td> 1-octadecene (יודה), 90% </td><td> אולדריץ </td><td> O806-25ML </td><td></td></tr><tr><td> חומצה אולאית (OA), 90% </td><td> אולדריץ </td><td> O1008-1G </td><td></td></tr><tr><td> גופרתי bis (trimethylsilyl) (TMS), כיתה סינטתית </td><td> אולדריץ </td><td> 283134-25G </td><td> אוויר, ריח חזק רגיש, מאוד תגובתי </td></tr><tr><td> אצטון </td><td> כימיקלי EMD </td><td> AX0118-2 </td><td></td></tr><tr><td> תצטט קדמיום </td><td> Acros </td><td> AC31713-5000 </td><td></td></tr><tr><td> nonahydrate נתרן גופרתי (Na 2 S • 9 שעות 2 O), 98% </td><td> אלפא Aesar </td><td> CB1100945 </td><td> אור רגיש </td></tr><tr><td> רומיד hexadecyltrimethyl אמוניום (CTAB), 99% </td><td> סיגמא </td><td> H6269-100G </td><td></td></tr><tr><td> oleylamine, 70% </td><td> אולדריץ </td><td> O7805-5G </td><td></td></tr><tr><td> אתר diphenyl </td><td> אלפא 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> acetylacetonate Pt (השני), 97% </td><td> אולדריץ </td><td> 282782-5G </td><td></td></tr><tr><td> isopropanol, 99.8%, נטול מים </td><td> Acros </td><td> AC32696-0025 </td><td></td></tr><tr><td> טיטניום טטרא (TiCl4), 99.9% </td><td> אולדריץ </td><td> 697079-25G </td><td> מאוד רגיש אוויר </td></tr><tr><td> טיטניום דו חמצני, DSL 90T </td><td> Dyesol </td><td> DSL 90T </td><td></td></tr><tr><td> terpineol </td><td> חבר פרלמנט ביו רפואית </td><td> 98-55-5 </td><td></td></tr><tr><td> חומצה 3-mercaptopropionic (MPA), 99% </td><td> אלפא Aesar </td><td> A10435 </td><td> ריח חזק </td></tr><tr><td> יוקטנו, נטולי מים, 99% </td><td> אולדריץ </td><td> 412236 </td><td></td></tr></tbody></table>

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

התלכדות חומרים מוליכים למחצה שונים באחת ננו מרוכבים מספקת אמצעים סינטטיים לפיתוח של חומרים חדשים אופטו מציעים שליטה מעולה על ההתפלגות המרחבית של נושאי מטען על פני ממשקי חומר. כמחקר זה מדגים, שילוב של תחומי התורם acceptor ננו (NC) בnanoparticle אחת יכול להוביל למימוש 1-5 חומרים photocatalytic יעילים, תוך הרכבה שכבתית של סרטי תורם וnanocrystals acceptor הדמוי מעוררת פוטו חומרים. תחילה העבודה מתרכזת בסינתזה של nanocrystals האורגני המורכב, הכוללת ZnSe נערם באופן ליניארי, תקליטורים, ותחומי Pt, שמשותף לקדם תשלום הפרדת photoinduced. מבנים אלה נמצאים בשימוש בתמיסות מימיות לphotocatalysis של מים מתחת לקרינת שמש, וכתוצאה מכך הייצור של 2 H גז. כדי לשפר את ההפרדה של photoinducedחיובים, מורפולוגיה nanorod עם שיפוע ליניארי שמקורם שדה חשמלי פנימי משמשת 5. האנרגטיקה בין התחום אז מותאמת לנהוג אלקטרוני photogenerated כיוון האתר הקטליטי Pt תוך גירוש החורים אל פני השטח של תחומי ZnSe להתחדשות הקרבה (באמצעות מתנול). כאן אנו מראים כי הדרך היעילה רק כדי לייצר מימן היא להשתמש ligands אלקטרונים תורמים לpassivate מדינות פני השטח על ידי כוונון יישור רמת האנרגיה בממשק מוליכים למחצה יגנד. ירידה יציבה ויעילה של מים מותרת על ידי ligands אלה בשל העובדה שהם ממלאים משרות פנויות בפס הערכיות של תחום המוליכים למחצה, מניעת חורים אנרגטיים מזה משפיל. באופן ספציפי, אנו מראים כי האנרגיה של החור מועברת למחצית יגנד, עוזבת את תחום המוליכים למחצה פונקציונלי. זה מאפשר לנו להחזיר את המערכת כולה ננו-יגנד למצב תפקודי, כאשר ligands מפורק, פשוט על ידי הוספת ligands הטרי למערכת 4. כדי לקדם את תשלום הפרדת פוטו, אנו משתמשים מוצקים דו שכבתיים משולבים של 2 סרטי PBS ודוד. בתצורה זו, אלקטרוני photoinduced מוזרקים Tio 2 ולאחר מכן נאספים על ידי אלקטרודה FTO, ואילו חורים מועברים לאלקטרודה Au דרך PbS 6 שכבה. כדי לפתח את האחרונים אנחנו מציגים במערכי סמיקונדקטור מטריקס Encapsulated ננו אסטרטגיה (SMENA), המאפשרת NCS PbS מליטה לתוך המטריצה ​​שמסביב של מוליכים למחצה תקליטורים. כתוצאה מכך, מוצקים מפוברקים תערוכת יציבות תרמית מעולה, שיוחסו למבנה heteroepitaxial של ממשקי ננו מטריצה, ולהראות ביצועי אור קצירה משכנעים בתאי אב טיפוס שמש 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

אסטרטגיה כללית לפיתוח של הפרדת תשלום מרוכבים מוליכים למחצה ננו פריסה לייצור אנרגיה סולארית מוצגת. אנו מראים כי הרכבה של תחומי התורם acceptor ננו בגיאומטרית nanoparticle אחת מעורר פונקצית הפוטו, בעוד בתפזורת-heterojunctions של-acceptor תורם ננו סרטים יכול לשמש להמרת אנרגית פוטו.

קצירת אנרגיה סולארית באמצעות תשלום פרדת Nanocrystals והמוצק שלהם

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

Research

JoVE Journal

Engineering

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

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

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

מה שהופך את התאים סולריים שיא יעילות SNS על ידי אידוי תרמי ואטומית שכבת הפקדת

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

שילוב של אור ננו-מבני כסף השמנה בתאים סולריים המוקשה Microcrystalline הסיליקון ידי העברת הדפסה

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

מדידת קשיות כמוני יד מאובזרת AFM-הזחה

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

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

חד ערכי חילוף קטיונים סימום של CH<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; עבור תאים סולריים יעילים 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

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

ייצור טמפרטורה גבוהה של Nanostructured yttria התייצב-Zirconia (YSZ) פיגומים על ידי<em&gt; באתרו</em&gt; Xerogels בניית תבנית פחמן

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

היטב מיושר אנכית מונחה ZnO Nanorod מערכים ויישומם ב הפוך קטן מולקולה תאים סולריים

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

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

הערכת ניסיוני מקורה של יעילות, Irradiance שתאכלו כפיל אכרומטי על זכוכית (ADG) עדשת פרנל ריכוז Photovoltaics

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

An Efficient Method for Selective Desalination of Radioactive Iodine Anions by Using Gold Nanoparticles-Embedded Membrane Filter

שיטה יעילה לצורך התפלה סלקטיבי של יוד רדיואקטיבי אניונים באמצעות זהב חלקיקים-מוטבע ממברנה מסנן

Here, we demonstrate a detail protocol for the preparation of nanomaterials-embedded composite membranes and its application to the efficient and ...

Developing High Performance GaP/Si Heterojunction Solar Cells

פיתוח תאים סולריים ביצועים גבוהים פער/סי 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 ...