Name: solution-processed "silver-bismuth-iodine" ternary thin films for lead-free photovoltaic absorbers
Uploaded: 2018-09-27T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Solution-Processed "Silver-Bismuth-Iodine" Ternary Thin Films for Lead-Free Photovoltaic Absorbers at JoVE.com

هذا العمل كان يدعمها دايجو جيونجبوك معهد علوم وبحوث التكنولوجيا (دجيست) وبرامج التنمية (البحث والتطوير) وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات و "تخطيط المستقبل من كوريا" (18-ET-01). وأيد هذا العمل أيضا معهد كوريا لتقييم تكنولوجيا الطاقة و Planning(KETEP)، ووزارة التجارة والصناعة و Energy(MOTIE) من جمهورية كوريا (رقم 20173010013200).

1-إعداد عارية-الزجاج، ويخدر الفلور أكسيد القصدير (سنو2: و) ركائز
<ol><li>لتنظيف زجاج العارية، ركائز يخدر الفلور أكسيد القصدير (إرهابية)، sonicate لهم تسلسلياً في محلول مائي يحتوي على 2% تريتون، منزوع (DI) المياه والاسيتون والكحول الأيزوبروبيل (IPA)، كل منهما لمدة 15 دقيقة.</li>
	<li>وضع ركائز تنظيفها ?...

<ol>
	<li>Gr&#228;tzel, 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+Light+and+Shade+of+Perovskite+Solar+Cells.">The Light and Shade of Perovskite Solar Cells.</a> Nature Materials. 13, 838-842 (2014).</li><li>Green, M. A., Ho-Baillie, A., Snaith, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+emergence+of+perovskite+solar+cells.">The emergence of perovskite solar cells.</a> Nature Photonics. 8, 506-514 (2014).</li><li>Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., Miyasaka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organometal+Halide+Perovskites+as+Visible-Light+Sensitizers+for+Photovoltaic+Cells.">Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells.</a> Journal of American Chemical Society. 131 (17), 6050-6051 (2009).</li><li>Burschka, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequential+Deposition+as+a+Route+to+High-Performance+Perovskite-Sensitized+Solar+Cells.">Sequential Deposition as a Route to High-Performance Perovskite-Sensitized Solar Cells.</a> Nature. 499, 316-319 (2013).</li><li>Yang, W. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iodide+Management+in+Formamidinium-Lead-Halide-Based+Perovskite+Layers+for+Efficient+Solar+Cells.">Iodide Management in Formamidinium-Lead-Halide-Based Perovskite Layers for Efficient Solar Cells.</a> Science. 356 (6345), 1376-1379 (2017).</li><li>Park, B. -. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bismuth+Based+Hybrid+Perovskites+A3Bi2I9+(A:+Methylammonium+or+Cesium)+for+Solar+Cell+Application.">Bismuth Based Hybrid Perovskites A3Bi2I9 (A: Methylammonium or Cesium) for Solar Cell Application.</a> Advanced Materials. 27 (43), 6806 (2015).</li><li>Hoye, R. L. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methylammonium+Bismuth+Iodide+as+a+Lead-Free,+Stable+Hybrid+Organic-Inorganic+Solar+Absorber.">Methylammonium Bismuth Iodide as a Lead-Free, Stable Hybrid Organic-Inorganic Solar Absorber.</a> Chemistry&#8722;European Journal. 22 (8), 2605-2610 (2016).</li><li>Lyu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic-Inorganic+Bismuth+(III)-Based+Material:+A+Lead-Free,+Air-Stable+and+Solution-Processable+Light-Absorber+beyond+Organolead+Perovskites.">Organic-Inorganic Bismuth (III)-Based Material: A Lead-Free, Air-Stable and Solution-Processable Light-Absorber beyond Organolead Perovskites.</a> Nano Research. 9 (3), 692-702 (2016).</li><li>Mitzi, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic-Inorganic+Perovskites+Containing+Trivalent+Metal+Halide+Layers:+The+Templating+Influence+of+the+Organic+Cation+Layer.">Organic-Inorganic Perovskites Containing Trivalent Metal Halide Layers: The Templating Influence of the Organic Cation Layer.</a> Inorganic Chemistry. 39 (26), 6107-6113 (2000).</li><li>Mashadieva, L. F., Aliev, Z. S., Shevelkov, A. V., Babanly, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Investigation+of+the+Ag-Bi-I+Ternary+System+and+Thermodynamic+Properties+of+the+Ternary+Phases.">Experimental Investigation of the Ag-Bi-I Ternary System and Thermodynamic Properties of the Ternary Phases.</a> Journal of Alloys and Compounds. 551, 512-520 (2013).</li><li>Kim, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pure+Cubic-Phase+Hybrid+Iodobismuthates+AgBi2I7+for+Thin-Film+Photovoltaics.">Pure Cubic-Phase Hybrid Iodobismuthates AgBi2I7 for Thin-Film Photovoltaics.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55 (33), 9586-9590 (2016).</li><li>Fourcroy, P. H., Palazzi, M., Rivet, J., Flahaut, J., C&#233;olin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Etude+du+Systeme+AgIBiI3.">Etude du Systeme AgIBiI3.</a> Materials Research Bulletin. 14 (3), 325-328 (1979).</li><li>Kondo, S., Itoh, T., Saito, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strongly+Enhanced+Optical+Absorption+in+Quench-Deposited+Amorphous+AgI+Films.">Strongly Enhanced Optical Absorption in Quench-Deposited Amorphous AgI Films.</a> Physical Review B. 57 (20), 13235-13240 (1998).</li><li>Kumar, P. S., Dayal, P. B., Sunandana, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+Formation+Mechanism+of+&#947;-AgI+Thin+Films.">On the Formation Mechanism of &#947;-AgI Thin Films.</a> Thin Solid Films. 357 (2), 111-118 (1999).</li><li>Valid&#378;i&#263;, I. L., Jokanpvi&#263;, V., Uskokovi&#263;, D. P., Nedeljkovi&#263;, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Solvent+on+the+Structural+and+Morphological+Properties+of+AgI+Particles+Prepared+Using+Ultrasonic+Spray+Pyrolysis.">Influence of Solvent on the Structural and Morphological Properties of AgI Particles Prepared Using Ultrasonic Spray Pyrolysis.</a> Materials Chemistry and Physics. 107 (1), 28-32 (2008).</li><li>Tezel, F. M., Kariper, &. #. 3. 0. 4. ;. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+pH+on+Optic+and+Structural+Characterization+of+Chemical+Deposited+AgI+Thin+Films.">Effect of pH on Optic and Structural Characterization of Chemical Deposited AgI Thin Films.</a> Materials Research Ibero-American Journal of Materials. 20 (6), 1563-1570 (2017).</li><li>Chai, W. -. X., Wu, L. -. M., Li, J. -. Q., Chen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Series+of+New+Copper+Iodobismuthates:+Structural+Relationships,+Optical+Band+Gaps+Affected+by+Dimensionality,+and+Distinct+Thermal+Stabilities.">A Series of New Copper Iodobismuthates: Structural Relationships, Optical Band Gaps Affected by Dimensionality, and Distinct Thermal Stabilities.</a> Inorganic Chemistry. 46 (21), 8698-8704 (2007).</li><li>Konstantatos, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasensitive+Solution-Cast+Quantum+Dot+Photodetectors.">Ultrasensitive Solution-Cast Quantum Dot Photodetectors.</a> Nature. 442, 180-183 (2006).</li><li>Mercier, N., Louvaina, N., Bi, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+Diversity+and+Retro-Crystal+Engineering+Analysis+of+Iodometalate+Hybrids.">Structural Diversity and Retro-Crystal Engineering Analysis of Iodometalate Hybrids.</a> CrystEngComm. 11 (5), 720-734 (2009).</li><li>Zhu, X. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Mono-+versus+Di-ammonium+Cation+of+2,2'-Bithiophene+Derivatives+on+the+Structure+of+Organic-Inorganic+Hybrid+Materials+Based+on+Iodo+Metallates.">Effect of Mono- versus Di-ammonium Cation of 2,2'-Bithiophene Derivatives on the Structure of Organic-Inorganic Hybrid Materials Based on Iodo Metallates.</a> Inorganic Chemistry. 42 (17), 5330-5339 (2003).</li><li>Zhu, H., Pan, M., Johansson, M. B., Johansson, E. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Photon-to-Current+Conversion+in+Solar+Cells+Based+on+Light-Absorbing+Silver+Bismuth+Iodide.">High Photon-to-Current Conversion in Solar Cells Based on Light-Absorbing Silver Bismuth Iodide.</a> ChemSusChem. 10 (12), 2592-2596 (2017).</li><li>Turkevych, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photovoltaic+Rudorffites:+Lead-Free+Silver+Bismuth+Halides+Alternative+to+Hybrid+Lead+Halide+Perovskites.">Photovoltaic Rudorffites: Lead-Free Silver Bismuth Halides Alternative to Hybrid Lead Halide Perovskites.</a> ChemSusChem. 10 (19), 3754-3759 (2017).</li></ol>

وقد قدمنا بروتوكول مفصل لتلفيق الحل Ag-ثنائية-أنا الثلاثي أشباه الموصلات، التي يمكن استغلالها كامتصاص الخالي من الرصاص الضوئية في غشاء رقيق الخلايا الشمسية مع أبنية الجهاز mesoscopic. ج-TiO2 طبقات تشكلت على ركائز إرهابية لتجنب تسرب الإلكترونات المتدفقة إلى أقطاب إرهابية. m-TiO2 طبقات ت?...

وقد درست معالجة حل الخلايا الشمسية غشاء رقيق غير العضوية على نطاق واسع بالعديد من الباحثين تسعى لتحويل أشعة الشمس مباشرة إلى الكهرباء1،2،3،،من45. مع تطور الهندسة المعمارية التوليف والأجهزة المادية، أبلغ الرائدة المستندة إلى هاليد بيروفسكيتيس أن يكون امتصاص الخلايا الشمسية أفضل مع سلطة تحويل كفاءة (PCE) أكبر من نسبة 22%5. ومع ذلك، تتزايد المخاوف من استخدام الرصاص السامة، فضلا عن قضايا الاستقرار من الرصاص-هاليد بيروفسكيتي نفسها.
ذكرت مؤخرا أن بيروفسكيتيس الهجين على أساس البزموت يمكن أن تتكون من خلال دمج الكاتيونات الفموي الأحادي التكافؤ في وحدة معقدة يوديد بزموت، وأن هذه يمكن أن تستخدم كامتصاص الصدمات الكهربائية الضوئية في أبنية mesoscopic الخلايا الشمسية6، 7،8. زمام المبادرة في بيروفسكيتيس يمكن الاستعاضة عن البزموت، الذي له 6s2 زوج وحيد الخارجي؛ ومع ذلك، المنهجيات التقليدية حتى الآن سوى الرصاص هاليد قد استخدمت بيروفسكيتيس الهجين على أساس البزموت مع هياكل بلورية معقدة، على الرغم من حقيقة أن لديهم أكسدة مختلف الدول وخصائص المواد الكيميائية9. وبالإضافة إلى ذلك، هذه بيروفسكيتيس قد مورفولوجيس السطحية الفقراء وإنتاج الأفلام سميكة نسبيا في سياق تطبيقات الجهاز غشاء رقيق؛ ولذلك، لديهم إلى ضعف أداء الضوئية مع الفجوة الفرقة عالية الطاقة (> 2 eV)6،،من78. وهكذا، سعينا إلى إيجاد طريقة جديدة لإنتاج المستندة إلى البزموت غشاء رقيق أشباه الموصلات، وصديقه للبيئة، والجو مستقرا، وفجوة الفرقة منخفضة الطاقة (< 2 eV)، النظر في تصميم المواد والمنهجية.
نقدم معالجة حل أية جي-بي-أنا الثلاثي الأغشية الرقيقة، التي يمكن أن تتبلور إلى اغبى2أنا7 و Ag2BiI5، لأشباه الموصلات خالية من الرصاص ومستقرة الهواء10،11. في هذه الدراسة اغبى2أنا تكوين7 ، يستخدم كمذيب بوتيلاميني ن في نفس الوقت حل يوديد الفضة (كونا) والسلائف (BiI3) يوديد البزموت. الخليط ملدن عند 150 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة في ن2وتدور-يلقي-ملء صندوق قفازات؛ وفي وقت لاحق، هي تطفئ الأفلام إلى درجة حرارة الغرفة. الأغشية الرقيقة الناتجة براون-أسود اللون. وبالإضافة إلى ذلك، يتم التحكم مورفولوجيا سطح وتكوين كريستال النظم الثلاثي Ag-ثنائية-أنا انلينغ درجات الحرارة ونسبة السلائف لكونا/BiI3. اغبى الناتج2أنا الأغشية الرقيقة7 يحمل هيكل بلوري مكعب مرحلة، مورفولوجيس السطحية كثيفة والسلس مع الحبوب الكبيرة من 200-800 نانومتر في الحجم، وفجوة فرقة بصرية من eV 1.87 بدءاً بامتصاص الضوء من موجه 740 نانومتر . وأفيد مؤخرا أن Ag-ثنائية-أنا الثلاثي: غشاء رقيق الخلايا الشمسية عن طريق الاستفادة المثلى من التراكيب كريستال وبنية الجهاز، تحقيق PCE 4.3 في المائة.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bismuth(III) iodide, Puratronic, 99.999% (metals basis)</td>
			<td>Afa Aesar</td>
			<td>7787-64-6</td>
			<td>stored in N2-filled condition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver iodide, Premion, 99.999% (metals basis)</td>
			<td>Afa Aesar</td>
			<td>7783-96-2</td>
			<td>stored in N2-filled condition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butylamine 99.5%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>109-73-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>9002-93-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol (IPA)</td>
			<td>Duksan</td>
			<td>67-63-0</td>
			<td>Electric High Purity GRADE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium(IV) isopropoxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>546-68-9</td>
			<td>&#8805;97.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl alcohol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>64-17-5</td>
			<td>200 proof, ACS reagent, &#8805;99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>SAMCHUN</td>
			<td>7647-01-0</td>
			<td>Extra pure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium tetrachloride (TiCl4)</td>
			<td>sharechem</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50nm-sized TiO2 nanoparticle paste</td>
			<td>sharechem</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-propanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>67-63-0</td>
			<td>anhydrous, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terpineol</td>
			<td>Merck</td>
			<td>8000-41-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating oven</td>
			<td>WiseTherm</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen (O2) plasma</td>
			<td>AHTECH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-ray diffraction (XRD)</td>
			<td>Rigaku</td>
			<td></td>
			<td>Rigaku Miniflex 600 diffractometer with a NaI scintillation counter and using monochromatized Cu-K&#945; radiation 
			(1.5406 &#197; wavelength).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fourier transform infrared (FTIR)</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td>Bruker Tensor 27</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>field-emission scanning electron microscope (FE-SEM)</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td></td>
			<td>Hitachi SU8230</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis spectra</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td></td>
			<td>PerkinElmer LAMBDA 950 
			Spectrophotometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS)</td>
			<td>RBD Instruments</td>
			<td></td>
			<td>PHI5500 Multi-Technique system</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

solution-processed "silver-bismuth-iodine" ternary thin films for lead-free photovoltaic absorbers

وتعتبر بيروفسكيتيس الهجين على أساس البزموت واعدة من أشباه الموصلات الصورة النشطة لتطبيقات الخلايا الشمسية الصديقة للبيئة والهواء-مستقرة. ومع ذلك، محدودة الفقراء مورفولوجيس السطحية والطاقات باندجاب عالية نسبيا إمكاناتهم. الفضة-البزموت-اليود (Ag-ثنائية-ط) هو أشباه الموصلات واعدة للأجهزة الإلكترونية البصرية. ولذلك، علينا أن نظهر تلفيق Ag-ثنائية-أنا الثلاثي الأغشية الرقيقة استخدام حل المواد المعالجة. الأغشية الرقيقة الناتجة عن معرض مورفولوجيس السطحية التي تسيطر عليها وباندجابس الضوئية وفقا الحرارية على الصلب في درجات الحرارة. وبالإضافة إلى ذلك، أفيد بأن نظم الثلاثي Ag-ثنائية-أنا بلورة اغبى2أنا7، Ag2BiI5، إلخ وفقا للنسبة من السلائف الكيميائية. اغبى معالجة حل2أنا يحمل7 طبقات رقيقة بنية بلورية مكعبة-المرحلة، مورفولوجيس السطحية كثيفة، خالية من الثقب مع الحبوب التي تتراوح في حجمها من 200 إلى 800 نانومتر، وباندجاب غير مباشرة من 1.87 eV. اغبى الناتجة2أنا7 طبقات رقيقة إظهار حسن الهواء الرسومات التخطيطية للفرقة الاستقرار والطاقة، فضلا عن سطح مورفولوجيس والبصرية باندجابس مناسبة للخلايا الشمسية تقاطع واحدة خالية من الرصاص والجوية مستقرة. ومؤخرا جداً، حصل خلية شمسية بكفاءة تحويل الطاقة 4.3% الاستفادة المثلى من التراكيب كريستال Ag-ثنائية-أنا وأبنية جهاز الخلايا الشمسية.

فقد أفيد أن جي-بي-أنا الثلاثي النظم، التي تعتبر أشباه الموصلات الواعدة، تبلور في التراكيب المختلفة، مثل اغبى2أنا7وأجبيي4جي2BiI510، استناداً إلى نسبة كونا المولى إلى BiI3. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن أشكال كريستال الأكبر مع ا?...

Watch this Scientific Journal Video about Solution-Processed "Silver-Bismuth-Iodine" Ternary Thin Films for Lead-Free Photovoltaic Absorbers at JoVE.com

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

هنا، فإننا نقدم بروتوكولات مفصلة لمعالجة حل الفضة-البزموت-اليود (Ag-ثنائية-ط) الثلاثي أشباه الموصلات الأغشية الرقيقة ملفقة على TiO2-المغلفة أقطاب شفافة وإمكانية تطبيقها كالهواء-مستقرة وخالية من الرصاص الأجهزة الإلكترونية البصرية.

معالجة حل "الفضة-البزموت-اليود" الثلاثي الأغشية الرقيقة لامتصاص الخالي من الرصاص الضوئية

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

يمكن أن تساعدك هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية حول كيفية جعل الحلول القابلة للمعالجة الفضة-البزموت-اليود أشباه الموصلات الفرعية لخلايا شمسية رقيقة صديقة للبيئة واعتماد التطبيقات. والميزة الرئيسية لهذه التقنية هي تصنيع محلول الفضة-البزموت-اليود الذي يستخدم بعد ذلك كممتص فوتوئي خال من الرصاص في الخلايا الشمسية رقيقة مع بنية جهاز مجهري. هذه التقنية لها تطبيقات محتملة في إنتاج الخلايا الشمسية رقيقة رقيقة صديقة للبيئة لأن الفضة البزموث اليود أشباه الموصلات هي خالية من الرصاص، وامتصاصات الكهروضوئية الهواء مستقرة.للبدء في إعداد حل السلائف لطبقات ثاني أكسيد التيتانيوم المدمجة، ضع 8 ملليلترات من الإيثانول اللامائية في قارورة زجاجية 20 ملليلتر وابدأ في تحريكها بقوة. إضافة 0.74 ملليلتر من ايزوبروكسيد التيتانيوم إلى التحريك الإيثانول قطرة. ثم نضيف بسرعة 0.06 ملليلتر من حمض الهيدروكلوريك المركز.يُحرّك الخليط لمدة تتراوح بين 12 و24 ساعة في درجة حرارة الغرفة ليشكل محلول. المقبل, سونيكاتي بوصة واحدة عارية من قبل واحد بوصة FTO الركيزة لمدة 15 دقيقة كل في 2٪ مائي أوكوكسي نول-9, الأسيتون, والكحول الأيزوبروبيل. جفف الركيزة النظيفة في فرن عند 70 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة واتركها تبرد لدرجة حرارة الغرفة في الهواء.ثم، إصلاح الركيزة على تشاك معطف تدور. تعبئة حقنة 1 ملليلتر أو 3 ملليلتر مع طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم المدمجة حل السلائف واربط 0.2 نانومتر حقنة مرشح. تصفية الحل في قارورة صغيرة.تطبيق 200 ميكرولترات من محلول السلائف المصفاة على الركيزة لتغطية ذلك بشكل كامل. تدور معطف الركيزة في 3000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. الينال الفيلم في فرن في 500 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة.ثم إيقاف الحرارة والسماح الركيزة تبرد في الهواء إلى درجة حرارة الغرفة، والتي عادة ما تستغرق حوالي ست ساعات. بعد ذلك، غمر الركيزة المغلفة في محلول 0.12 مُضَر مائي من رابع كلوريد التيتانيوم. نقع الركيزة في فرن درجة مئوية 70 لمدة 30 دقيقة.شطف الركازة في المياه الأيونية تماما بعد ذلك لإزالة رباعي كلوريد التيتانيوم المتبقية. الينال الفيلم في 500 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة ومن ثم السماح لها لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة في الهواء. مرة واحدة باردة، وتخزين الركيزة المضغوطة التيتانيوم المغلفة بثاني أكسيد تحت غاز النيتروجين لاستخدامها في وقت لاحق.للبدء في إعداد حل السلائف لطبقة ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية في 5 ملليلتر قارورة زجاجية ، اجمع 0.5 جرام من 50 نانومتر ثاني أكسيد التيتانيوم عجينة نانوية مع 1.75 غرام من الكحول ايزوبروبيل و 0.5 غرام من terpineol. يُضاف شريط التحريك إلى القارورة ويُحرّك حتى تذوب العجينة بالكامل. هذا عادة ما يستغرق حوالي ساعة واحدة.بعد ذلك، قم بإصلاح الركيزة FTO المغلفة بثاني أكسيد التيتانيوم المدمج على معطف الدوران وتطبيق 200 ميكرولترات من محلول الجسيمات النانوية على سطح الركيزة. تدور معطف الركيزة في 5000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. الهاي الركازة المغلفة في فرن في 500 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة والسماح لها لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة.ثم نقع الركيزة في محلول مائي 0.12 من رابع كلوريد التيتانيوم في 70 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. شطف جيدا الركيزة مع المياه الأيونية. الينال في 500 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة والسماح لها تبرد لدرجة حرارة الغرفة في الهواء.تخزين الركيزة المغلفة مع طبقات ثاني أكسيد التيتانيوم المدمجة والميسوبروة تحت غاز النيتروجين لاستخدامها في وقت لاحق. للبدء في إعداد أفلام رقيقة من يودوبيسموثات الفضة، الفضية ديبسوث هيبتايوديد، في علبة قفازات مليئة بالنيتروجين في رطوبة منخفضة الجمع بين 0.3 غرام من يوديد البزموث-ثلاثة، 0.06 غرام من يوديد الفضة، و 3 ملليلتر من ن-بوتيلامين. بقوة دوامة الخليط حتى المواد الصلبة قد حل معظمها، ومن ثم حقنة تصفية حل السلائف من خلال مرشح 0.2 ميكرومتر بوليتيترافلورو إيثيلين.بعد ذلك، قم بإصلاح الركيزة المطلوبة على مغطي الدوران وتطبيق 200 ميكرولترات من محلول السلائف المصفاة. تدور معطف الركيزة في 6000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. ضع الركيزة على صفيحة ساخنة وسخنيها إلى 150 درجة مئوية.آنجل الفيلم في درجة الحرارة تلك لمدة 30 دقيقة ثم إزالته بسرعة من لوحة ساخنة لإرواء ذلك. في صندوق قفازات مملوء بالنيتروجين، اجمع 10 ملليغرام من P3HT و 1 ملليلتر من الكلوروبينزين. يحرك الخليط في 50 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة لإذابة تماما P3HT ومن ثم تصفية الخليط مع 0.2 ميكرومتر PTFE محاريبة فلتر.بعد ذلك ، قم بإصلاح الركيزة FTO المغلفة بالهيدروبتيوديث الفضي dibismuth على ثاني أكسيد التيتانيوم المضغوط والميوبيروس على معطف الدوران. تطبيق 100 ميكرولترات من حل P3HT على الركيزة ونقصان معطف الركيزة في 4000 دورة في الدقيقة أو 30 ثانية. آنجل فيلم P3HT على لوحة ساخنة محمّاة إلى 130 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.دع الركيزة تبرد لدرجة حرارة الغرفة في صندوق القفازات. وأخيراً، استخدم المبخر الحراري لإيداع 100 نانومتر من الذهب بمعدل 0.5 angstroms في الثانية على الركيزة لتشكيل أعلى اتصالات الذهب في الخلية الشمسية. الفضة البزموت اليود- وثنائي أفلام رقيقة، 1:2، 1:1، و 2:1 نسب المول من يوديد الفضة إلى البوديد البزموت-3 كانت ملفقة مع هذه الطريقة.أظهر الفيلم 1:2 ذروة واحدة عند حوالي 42 درجة ، مما أثار هيكلًا مكعبًا. لوحظ تقسيم الذروة للأفلام 1:1 و 2:1، مما يدل على بنية سداسية. امتص الفيلم 1:2 أطوال موجية أطول من الفيلم 2:1 لم.علاوة على ذلك، كان للفيلم 1:2 سطح أملس مع حبيبات كبيرة في حين لوحظت جزيئات من يوديد الفضة الزائدة على الفيلم 2:1. وهكذا تم اختيار الفيلم 1:2 لمزيد من الدراسة. ويشير حيود الأشعة السينية إلى أن درجة حرارة الطن التي تصل إلى 150 درجة مئوية مطلوبة لبلورة الفيلم 1:2 بالكامل في المرحلة المكعبة.كان الفيلم مستقرا في الهواء لمدة 10 أيام على الأقل. اقترح التحليل الطيفي FTIR أن المتبقية ن بوتيلامين لا تزال معقدة ضعيفة إلى يوديد البزموث-3 وأوديد الفضة في درجات حرارة منخفضة التليد، وقمع تشكيل كتل البناء الفضة البزموث اليود. أصبحت الحبوب أكبر وأكثر كثافة معبأة مع زيادة درجة حرارة الوَرَد.وكان للأفلام التي تم حنؤها عند 150 درجة مئوية أيضا خصائص امتصاص أنسب للاستخدام في الخلايا الشمسية. وعموما، أظهر فيلم الهبتهيد الفضي الريبسمث الهبتهيد المُتدل عند درجة حرارة 150 درجة مئوية خصائص حيوية مناسبة لاستخدام الخلايا الشمسية. تمهد هذه التقنية الطريق للباحثين في الخلايا الشمسية الرقيقة القابلة للمعالجة لحلها لزيادة تطوير منهجيات لأشباه الموصلات ذات اليود الفضي البزموث في تطبيقات مثل الخلايا الشمسية الرقيقة الخالية من الرصاص والمستقرة بالهواء.أثناء محاولة هذا الإجراء، قد ترغب في استخدام الرطوبة الخاضعة للرقابة من أقل من 20٪ لتدور طلاء الركيزة مع محلول السلائف الفضة البزموت اليود. إذا كنت تدور معطف حل السلائف في أو فوق 30٪ الرطوبة، سترى صفراء بسبب رد الفعل للغاية والصورة إذا كنت لا تستطيع السيطرة على الرطوبة في اللفة المغطي، يمكنك تدور معطف حل السلائف في مربع القفازات N-مليئة. ومع ذلك، يرجى أن نضع في اعتبارنا أنه يجب تطهير تماما مربع القفازات بعد الانتهاء من ذلك.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Towards Biomimicking Wood: Fabricated Free-standing Films of Nanocellulose, Lignin, and a Synthetic Polycation

نحو Biomimicking الخشب: أفلام التجهيز الحرة الدائمة للNanocellulose، اللجنين، وPolycation الاصطناعية

Woody materials are comprised of plant cell walls that contain a layered secondary cell wall composed of structural polymers of polysaccharides and ...

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

قوالب المعرفة بالذرة لالفوقي النمو من أكسيد مجمع الأغشية الرقيقة

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

تلفيق منطقة كبيرة قائمة بذاتها سامسونج بوليمر أفلام

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films.  Typically, ultrathin films are prepared ...

Construction and Systematical Symmetric Studies of a Series of Supramolecular Clusters with Binary or Ternary Ammonium Triphenylacetates

البناء ونظامية الدراسات متماثل من سلسلة من Supramolecular مجموعات مع ثنائي أو ترناري Triphenylacetates الأمونيوم

Functions of clusters in nano or sub-nano scale significantly depend on not only kinds of their components but also arrangements, or symmetry, of their ...

Cooling Rate Dependent Ellipsometry Measurements to Determine the Dynamics of Thin Glassy Films

تبريد أسعار التابعة القياسات Ellipsometry لتحديد ديناميات رقيقة زجاجية أفلام

This report aims to fully describe the experimental technique of using ellipsometry for cooling rate dependent Tg (CR-Tg) experiments. These measurements ...

Capillary Electrophoresis to Monitor Peptide Grafting onto Chitosan Films in Real Time

الشعرية الكهربائي لرصد الببتيد مسمار على الأفلام الشيتوزان في الوقت الحقيقي

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. ...

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

عملية الحل المدعوم من بخار الضغط المنخفض للفرقة الانضباطي الفجوة خالية من الثقب الرصاص ميثيلامونيوم هاليد بيروفسكيتي الأفلام

Organo-lead halide perovskites have recently attracted great interest for potential applications in thin-film photovoltaics and optoelectronics. Herein, ...

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

رد الفعل بخار ترسب أفلام البوليمر مترافق على ركائز التعسفي

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. ...

Chemical Synthesis of Porous Barium Titanate Thin Film and Thermal Stabilization of Ferroelectric Phase by Porosity-Induced Strain

التوليف الكيميائي الفيلم رقيقة تيتانات باريوم المسامية والاستقرار الحراري للمرحلة فيرويليكتريك من الإجهاد الناجم عن المسامية

Barium titanate (BaTiO3, hereafter BT) is an established ferroelectric material first discovered in the 1940s and still widely used because of its ...

Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications

حبر الطباعة كل الأحبار بيروفسكيتي هاليد غير العضوية من أجل التطبيقات الضوئية

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are ...