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

Dette arbejde blev støttet af Daegu Gyeongbuk Institut for videnskab og teknologi (DGIST) forskning og udvikling (FoU) programmer af Ministeriet for videnskab, IKT og fremtidige planlægning af Korea (18-ET-01). Dette arbejde blev også støttet af Korea Institut for energi teknologi evaluering og Planning(KETEP) og ministeriet for handel, industri & Energy(MOTIE) af Republikken Korea (nr. 20173010013200).

1. forberedelse af nøgne-glas, fluor-doped Tin oxid (SnO2: F) substrater
<ol><li>For at rense den nøgne glas, fluor-doped tin oxid (FTO) substrater, sonikeres dem sekventielt i en vandig opløsning indeholdende 2% Triton, deioniseret vand (DI) vand, acetone, og isopropylalkohol (IPA), hver i 15 min.</li>
	<li>Sætte de rensede substrater i den varme ovn ved 70 ° C i 1 time at fjerne de resterende IPA.</li>
</ol>2. forberedelse af kompakte TiO2 lag (c-TiO2) at bl...

<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>

Vi har givet en detaljeret protokol for løsning fabrikation af Ag-Bi-jeg ternære halvledere, som skal udnyttes som blyfri solcelleenergi absorptionsflaskerne i tynd-film solceller med mesoskopisk enhed arkitekturer. c-TiO2 lag blev dannet på FTO substrater at undgå elektron lækage tilflyder FTO elektroder. m-TiO2 lag dannedes sekventielt på c-TiO2-belagt FTO substrater til at forbedre de elektron ekstraktioner genereret fra solcelle absorptionsflaskerne (dvs., de Ag-Bi-jeg ...

Løsning-forarbejdede uorganiske tynd-film solceller er blevet meget studeret af mange forskere søger at omdanner sollys direkte til elektricitet1,2,3,4,5. Med udviklingen af materielle syntese og enhed arkitektur, er bly Halogenid-baserede perovskites blevet rapporteret til at være de bedste solcelle ud med en power conversion effektivitet (PCE) større end 22%5. Dog der stigende bekymring over brugen af giftigt bly samt stabilitetsspørgsmål af bly-Halogenid perovskite sig selv.
Det er for nylig blevet rapporteret, at bismuth-baserede hybrid perovskites kan dannes ved at indarbejde monovalent kationer til en bismuth Iodid kompleks enhed og at disse kan bruges som fotovoltaiske absorptionsflaskerne i mesoskopisk solcelle arkitekturer6, 7,8. I spidsen for perovskites kan erstattes med bismuth, der har 6s2 ydre enlige par; dog har hidtil kun konventionelle bly Halogenid metoder været anvendt for bismuth-baserede hybrid perovskites med komplekse krystal strukturer, trods det faktum, at de har forskellige oxidationstrin og kemiske egenskaber9. Derudover disse perovskites har dårlig overflade morfologier og producere forholdsvis tyk film i forbindelse med ansøgninger, tynd-hinde enhed; Derfor, de har en dårlig fotovoltaiske ydeevne med høje band-gap energi (> 2 eV)6,7,8. Dermed, vi forsøgte at finde en ny metode til at producere bismuth-baserede tynd-hinde halvledere, der er miljøvenlige, air-stabil, og har lav band-gap energi (< 2 eV), overvejer materiel design og metode.
Vi præsentere løsning-forarbejdede Ag-Bi-jeg ternære tynde film, som kan være krystalliseret til AgBi2jeg7 og Ag2BiI5, for bly-fri og luft-stabil halvledere10,11. I denne undersøgelse for AgBi2jeg7 sammensætning, n-butylamine bruges som et opløsningsmiddel til samtidig for at opløse sølv Iodid (AgI) og bismuth Iodid (BiI3) prækursorer. Blandingen er spin-cast og udglødet ved 150 ° C i 30 min i en N2-fyldt handskerummet; efterfølgende, er filmene slukket til stuetemperatur. De resulterende tynde film er brun-sort i farven. Derudover styres overflade morfologi og crystal sammensætning af Ag-Bi-jeg ternære systemer af optimerende temperaturer og forløber forholdet mellem AgI/BiI3. Den resulterende AgBi2jeg7 tynde film udviser en kubisk fase krystallinsk struktur, tæt og glat overflade morfologier med store kerner af 200-800 nm i størrelse, og en optisk band gap 1,87 EV begyndt at absorbere lys fra en bølgelængde på 740 nm . Det er for nylig blevet rapporteret, at ved at optimere krystal kompositioner og enhed arkitektur, Ag-Bi-jeg ternære tynd-film solceller kan opnå en PCE på 4,3%.

<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

Bismuth-baserede hybrid perovskites betragtes som lovende foto-aktive halvledere til miljøvenlige og luft-stabil solcelle applikationer. Men dårlig overflade morfologier og relativt høje bandgap energier har begrænset deres potentiale. Sølv-bismuth-jod (Ag-Bi-I) er en lovende halvleder for optoelektroniske enheder. Derfor, vi vise fabrikation af Ag-Bi-jeg ternære tynde film ved hjælp af materielle løsning behandling. De resulterende tynde film udstille kontrolleret overflade morfologier og optiske bandgaps ifølge deres termiske udglødning temperaturer. Derudover er det blevet rapporteret, at Ag-Bi-jeg ternære systemer krystallisere til AgBi2jeg7, Ag2BiI5, etc. efter forholdet mellem forløber kemikalier. Den løsning-forarbejdede AgBi2jeg7 tynde film udviser en cubic-fase krystalstruktur, tætte, pinhole-fri overflade morfologier med korn spænder i størrelse fra 200 til 800 nm og en indirekte bandgap 1,87 EV. Den resulterende AgBi2jeg7 tynde film show god luft stabilitet og energi band diagrammer, samt overflade morfologier og optiske bandgaps velegnet til bly-fri og luft-stabil single-krydset solceller. For nylig blev en solcelle med 4,3% konvertering strømeffektivitet opnået ved at optimere Ag-Bi-jeg krystal kompositioner og solcelle enhed arkitekturer.

Det er blevet rapporteret, at de Ag-Bi-jeg ternære systemer, der betragtes som lovende halvledere, er udkrystalliseret i forskellige kompositioner, som AgBi2jeg7, AgBiI4og Ag2BiI510, ifølge den molære forhold AgI BiI3. Tidligere undersøgelser har vist at hovedparten krystal former med forskellige kompositioner af Ag-Bi-jeg ternære systemer kan syntetiseres eksperimentelt ved at ændre den molær...

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

Heri, vi præsenterer detaljerede protokoller for løsning-forarbejdede sølv-bismuth-jod (Ag-Bi-I) ternære semiconductor tynde film fabrikeret på TiO2-belagt gennemsigtig elektroder og deres potentielle anvendelse som luft-stabil og blyfri optoelektroniske enheder.

Løsning-forarbejdede "Sølv-Bismuth-jod" ternære tynde film for blyfri solcelleenergi absorptionsflaskerne

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

Denne metode kan hjælpe dig med at besvare vigtige spørgsmål om, hvordan du laver løsning-processable sølv-bismuth-jod ternary halvledere til miljøvenlige tynde film solceller og vedtage applikationer. Den største fordel ved denne teknik er løsningen fremstilling af sølv-bismuth-jod, som derefter bruges som en blyfri fotovoltaisk absorber i tynde film solceller med en mikroskopisk enhed arkitekturer. Denne teknik har potentielle anvendelser i produktionen af miljøvenlige tyndfilm solceller, fordi sølv-bismuth-jodjorteledere er blyfri, luftstabte solceller.For at begynde at forberede prækursoropløsningen til kompakte titandioxidlag, skal der anvendes 8 milliliter vandfri ethanol i et 20 milliliterglas og begynde at røre kraftigt ved det. Der tilsættes 0,74 milliliter titaniumisopropoxid til den omrøring ethanol dråbevis. Og derefter hurtigt tilsættes 0,06 milliliter koncentreret saltsyre.Blandingen omrøres i mellem 12 og 24 timer ved stuetemperatur for at danne prækursoropløsningen. Dernæst sonikere en bare en tomme med en tomme FTO substrat i 15 minutter hver i 2% vandig octoxynol-9, acetone, og isopropyl alkohol. Tør det rene underlag i en ovn ved 70 grader Celsius i en time og lad det køle af til stuetemperatur i luften.Derefter fastgør substratet på en spin coater chuck. Fyld en 1 milliliter eller 3 milliliter sprøjte med kompakt titandioxid lag forløber løsning og fastgør en 0,2 nanometer sprøjte filter. Opløsningen filtreres i et lille hætteglas.Påfør 200 mikroliter af den filtrerede prækursoropløsning på substratet for fuldt ud at dække det. Spin pels substrat ved 3000 RPM i 30 sekunder. Anneal filmen i en ovn ved 500 grader Celsius i en time.Sluk derefter for varmen og lad underlaget køle af i luft til stuetemperatur, hvilket normalt tager omkring seks timer. Dernæst nedsænkes det belagte substrat i en vandig 0,12 kindtandopløsning af titanium tetrachlorid. Soak substratet i en 70 grader Celsius ovn i 30 minutter.Skyl underlaget grundigt i deioniseret vand bagefter for at fjerne resterende titanium tetrachlormetid. Anneal filmen ved 500 grader Celsius i en time og derefter lade den køle af til stuetemperatur i luften. Når det er køligt, opbevares det kompakte titandioxidbelagt substrat under nitrogengas til senere brug.For at begynde at forberede prækursoropløsningen til en mesoporous titandioxid nanopartikel lag i en 5 milliliter glas hætteglas, kombinere 0,5 gram 50 nanometer titandioxid nanopartikel pasta med 1,75 gram isopropyl alkohol og 0,5 gram terpineol. Tilsæt en røre bar til hætteglasset og rør indtil pastaen er helt opløst. Dette tager normalt omkring en time.Derefter fastgøres et kompakt titandioxidbelagt FTO-substrat på en spincoater og anvende 200 mikroliter af nanopartikelopløsningen på underlagets overflade. Spin pels substrat ved 5000 RPM i 30 sekunder. Anneal det belagte substrat i en ovn ved 500 grader Celsius i en time og lad det køle af til stuetemperatur.Derefter lægges substratet i blød i en vandig 0,12 kindtandopløsning af titanium tetrachlorid ved 70 grader Celsius i 30 minutter. Skyl underlaget grundigt med deioniseret vand. Anneal det ved 500 grader Celsius i en time og lad det køle af til stuetemperatur i luften.Underlaget belagt med kompakte og mesoporous titandioxid lag under nitrogen gas til senere brug. At begynde at forberede tynde film af sølv iodobismuthate, sølv dibismuth heptaiodid, i en nitrogenfyldt handskerummet ved lav luftfugtighed kombinere 0,3 gram bismuth-tre iodid, 0,06 gram sølv iodid, og 3 milliliter n-butylamin. Kraftigt vortex blandingen, indtil faste stoffer har for det meste opløst, og derefter sprøjten filter forløberen løsning gennem en 0,2 mikrometer polytetrafluorethylen filter.Derefter fastgøres det ønskede substrat på en spincoater og anvende 200 mikroliter af den filtrerede prækursoropløsning. Spin pels substrat ved 6000 RPM i 30 sekunder. Anse substratet på en varmeplade og varm det til 150 grader Celsius.Anneal filmen ved denne temperatur i 30 minutter og derefter hurtigt fjerne det fra kogepladen til at slukke den. I en nitrogenfyldt handskeboks, kombinere 10 milligram P3HT og 1 milliliter chlorobenzen. Rør blandingen ved 50 grader Celsius i 30 minutter for helt at opløse P3HT og derefter filtrere blandingen med et 0,2 mikrometer PTFE sprøjtefilter.Dernæst fastsætte en FTO substrat belagt med sølv dibismuth hepatiodid på kompakt og mesoporous titandioxid på en spin coater. Påfør 100 mikroliter af P3HT-opløsningen på substratet, og der drejes underlaget ved 4000 RPM eller 30 sekunder. Anneal P3HT filmen på en varmeplade forvarmet til 130 grader Celsius i 10 minutter.Lad underlaget køle af til stuetemperatur i handskerummet. Endelig skal du bruge en termisk fordamper til at deponere 100 nanometer af guld på 0,5 angstroms per sekund på substratet til at danne toppen guld kontakter af solcellen. sølv-bismuth-jod ternary tynde film, 1:2, 1:1, og 2:1 kindtand nøgletal af sølv iodid til bismuth-3 iodid blev fremstillet med denne metode.1:2 filmen viste en enkelt top på omkring 42 grader, indiciating en kubisk struktur. Peak opdeling blev observeret for 1:1 og 2:1 film, hvilket indikerer en sekskantet struktur. 1:2 filmen absorberet længere bølgelængder end 2:1 filmen gjorde.Desuden havde 1:2 filmen en glat overflade med store kerner, mens partikler af overskydende sølv iodid blev observeret på 2:1 filmen. 1:2 filmen blev således valgt til nærmere undersøgelse. X-ray diffraktion indikerede, at en glødende temperatur på 150 grader Celsius var nødvendig for 1:2 filmen til at krystallisere helt i den kubiske fase.Filmen var stabil i luften i mindst 10 dage. FTIR spektroskopi foreslog, at resterende n-butylamin forblev svagt kompleks til bismuth-3 iodid og sølv iodid ved lavere glødende temperaturer, undertrykke dannelsen af sølv-bismuth-jod byggesten. Kornene blev større og tættere pakket som glødende temperatur steg.Film udglødet ved 150 grader Celsius havde også de mest egnede absorptionsegenskaber til brug i solceller. Samlet set sølv dibismuth heptaiodide film udglødet ved 150 grader Celsius viste egnede energiske egenskaber til solcellebrug. Denne teknik baner vejen for forskere af løsnings-procesbare tyndfilm solceller til yderligere at udvikle metoder til sølv-bismuth-jod jod ternary halvledere i applikationer såsom bly-fri og luft-stabil tynd film solceller.Mens du forsøger denne procedure, kan du bruge kontrolleret fugtighed på under 20% for spin belægning substratet med sølv-bismuth-jod forløber løsning. Hvis du drejer med forløberen ved eller over 30%-luftfugtigheden, vil du se gullig på grund af den meget reaktive og foto Hvis du ikke kan styre luftfugtigheden i spincoateren, kan du dreje pelsen forløberen i en N-fyldt handskeboks. Vær dog opmærksom på, at du skal rense handskerummet helt, når den er færdig.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Mod Biomimicking Wood: Færdige Fritstående Film af Nanocellulose, Lignin, og en syntetisk polykation

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

Atomically skabeloner til epitaksial vækst af komplekse Oxide Thin Films

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

Fremstilling af Large-area Fritstående Ultratynde Polymer Films

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

Byggeri og systematisk Symmetriske Undersøgelser af en serie af supramolekylære Clusters med Binary eller Ternære Ammonium Triphenylacetates

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

Køling Rate Afhængige ellipsometri Målinger Bestem dynamikken i Thin Glassy Films

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

Kapillarelektroforese til Monitor peptid podning på Chitosan Film i Real Time

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

Lavtryk damp-assisteret løsningsprocessen for afstemmelige Band Gap Pinhole-fri Methylammonium bly Halogenid Perovskite film

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

Reaktiv dampudfældning konjugeret Polymer film på vilkårlige substrater

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

Kemisk syntese af porøse Barium Titanate tynd Film og termisk stabilisering af Ferroelectric fase af porøsitet-induceret stamme

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

Inkjet udskriver alle uorganiske Halogenid Perovskite blæk til solcelle applikationer

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