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

Dit werk werd gesteund door de Daegu Gyeongbuk Instituut voor wetenschap en technologie (DGIST) onderzoek en ontwikkeling (O & O) programma's van het ministerie van wetenschap, ICT en toekomst Planning Korea (18-ET-01). Dit werk werd ook ondersteund door de Korea Instituut voor energie technologie evaluatie en Planning(KETEP) en het ministerie van handel, industrie & Energy(MOTIE) van de Republiek Korea (nr. 20173010013200).

1. voorbereiding van de blote-glas, fluor-doped Tin Oxide (SnO2: F) substraten
<ol><li>Voor de reiniging van de blote-glas, de fluor-doped tin oxide (FTT) substraten, bewerk ultrasone trillingen ten ze opeenvolgend in een waterige oplossing met 2% Triton, gedeïoniseerd water (DI) water, aceton, en isopropylalcohol (IPA), elk voor 15 min.</li>
	<li>Zet de gereinigde ondergronden in de oven verwarming bij 70 ° C gedurende 1 uur te verwijderen van de resterende IPA.</li>
</ol>2. voorbere...

<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>

Wij hebben een gedetailleerd protocol voor de fabricage van de oplossing van de Ag-Bi-I ternaire halfgeleiders, die kan alleen worden misbruikt als fotovoltaïsche loodvrij absorptieflessen in dunne-film zonnecellen met mesoscopische apparaat platforms verstrekt. c-TiO2 lagen werden gevormd op FTT substraten om te voorkomen dat elektron lekkage stroomt in de FTO-elektroden. m-TiO2 lagen ontstonden opeenvolgend op c-TiO2-gecoat FTT substraten ter verbetering van de elektron extracties gege...

Anorganische dunne-film zonnecellen oplossing-verwerkt zijn door vele onderzoekers willen zonlicht omzetten in elektriciteit1,2,3,4,5rechtstreeks wijd bestudeerd. Met de ontwikkeling van materiële synthese en apparaat architectuur, zijn lood halogenide gebaseerde perovskites gemeld te zijn de beste zonnecel absorptieflessen met een energie conversie efficiency (PCE) groter dan 22%5. Echter zijn er toenemende bezorgdheid over het gebruik van giftige lood, evenals stabiliteitsproblemen van lood-halogenide perovskiet zelf.
Er werd onlangs gemeld dat bismut gebaseerde hybride perovskites kan worden gevormd door de integratie van monovalent kationen in een complexe eenheid van bismut jodide en dat deze kunnen worden gebruikt als fotovoltaïsche absorptieflessen in mesoscopische zonnecel platforms6, 7,8. Het lood in de perovskites kan worden vervangen door bismut, die de 6s heeft2 buitenste vrij elektronenpaar; echter zijn tot nu toe alleen conventionele lood halogenide methoden gebruikt voor hybride bismut gebaseerde perovskites met ingewikkelde kristalstructuren, ondanks het feit dat zij verschillende oxidatie Staten en chemische eigenschappen9 hebben. Bovendien, deze perovskites hebben slechte oppervlakte morphologies en produceren van de relatief dik films in de context van dunne-film apparaat toepassingen; Daarom hebben ze een slechte fotovoltaïsche prestaties met hoge band-gap energie (> 2 eV)6,7,8. Dus, we willen een nieuwe methode voor de productie van bismut gebaseerde dunne-film halfgeleiders, die milieuvriendelijk, lucht-stable zijn, vinden en hebben lage band-gap energie (< 2 eV), gezien het ontwerp van het materiaal en de methodologie.
Presenteren we een oplossing-verwerkte Ag-Bi-I ternaire dunne lagen, die kunnen worden gekristalliseerd AgBi2ik7 en Ag2BiI5, voor loodvrij en lucht-stable halfgeleiders10,11. In deze studie voor de AgBi2ik7 samenstelling, n-butylamine wordt gebruikt als oplosmiddel te ontbinden tegelijk de Zilverjodide (AgI) en bismut jodide (BiI3) precursoren. Het mengsel is rotatie-gegoten en ontharde bij 150 ° C gedurende 30 minuten in een N-2-gevuld handschoenenkastje; vervolgens zijn de films uitgeblust tot kamertemperatuur. De resulterende dunne films zijn bruin-zwarte in kleur. Bovendien, worden de bovengrondse morfologie en crystal samenstelling van de Ag-Bi-I ternaire systemen gecontroleerd door de onthardende temperaturen en voorloper verhouding AgI/BiI3. De resulterende AgBi2ik7 dunne films vertonen een kubieke fase kristalstructuur, dicht en glad oppervlak morphologies met grote korrels voor 200-800 nm in grootte en een optische band gap van 1.87 eV begint te absorberen van licht van een golflengte van 740 nm . Het werd onlangs gemeld dat door het optimaliseren van de crystal composities en architectuur, Ag-Bi-I ternaire dunne-film zonnecellen een PCE van 4,3 bereiken kunnen %.

<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

Bismut gebaseerde hybride perovskites worden beschouwd als veelbelovende foto-actieve halfgeleiders voor milieuvriendelijke en lucht-stable zonnecel toepassingen. Arme oppervlakte morphologies en relatief hoge bandgap energieën hebben echter slechts beperkt hun potentieel. Zilver-bismut-Jood (Ag-Bi-I) is een veelbelovende halfgeleider voor opto-elektronische apparaten. We laten daarom zien de fabricage van Ag-Bi-I ternaire dunne films met behulp van materiële oplossing verwerking. De resulterende dunne films vertonen gecontroleerde oppervlakte morphologies en optische bandgaps volgens hun thermische onthardende temperaturen. Bovendien, het is gemeld dat Ag-Bi-I ternaire systemen kristalliseren tot AgBi2ik7, Ag2BiI5, etc. volgens de verhouding van de chemische precursoren. De oplossing-verwerkte AgBi2ik7 dunne films vertonen een cubic-fase kristalstructuur, dichte, pinhole-vrije oppervlakte morphologies met korrels variërend in grootte van 200 tot 800 nm en een indirecte bandgap van 1.87 eV. De resulterende AgBi2ik7 dunne lagen Toon goede lucht van stabiliteit en energie band diagrammen, evenals oppervlakte morphologies en optische bandgaps geschikt voor loodvrij en lucht-stable single-junction zonne-cellen. Zeer recent nog werd een zonnecel met 4,3% energie conversie-efficiëntie verkregen door het optimaliseren van de Ag-Bi-I crystal composities en de zonnecel apparaat platforms.

Er werd gemeld dat de Ag-Bi-I ternaire systemen, die worden beschouwd als veelbelovende halfgeleiders, zijn uitgekristalliseerd in verschillende samenstellingen, zoals AgBi2ik7, AgBiI4en Ag2BiI510, volgens de molaire verhouding AgI tot BiI3. Eerdere studies hebben aangetoond dat bulk kristallen vormen met verschillende samenstellingen van de Ag-Bi-I ternaire systemen experimenteel kunnen worden gesyn...

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

Hierin presenteren wij gedetailleerde protocollen voor oplossing-verwerkte zilver-bismut-jodium (Ag-Bi-I) ternaire halfgeleider dunne lagen vervaardigd op TiO2-gecoat transparante elektroden en hun potentiële toepassing als lucht-stable en loodvrij opto-elektronische apparaten.

Oplossing-verwerkte "Zilver-bismut-Iodine" ternaire dunne lagen voor fotovoltaïsche loodvrij absorptieflessen

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

Deze methode kan u helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over hoe oplossing-verwerkbare zilver-bismut-jodium ternaire halfgeleiders voor milieuvriendelijke dunne film zonnecellen te maken en toepassingen vast te stellen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de oplossing fabricage van zilver-bismut-jodium die vervolgens wordt gebruikt als een lood-vrije fotovoltaïsche absorber in dunne film zonnecellen met een microscopisch apparaat architecturen. Deze techniek heeft potentiële toepassingen in de productie van milieuvriendelijke dunne film zonnecellen, omdat de zilver-bismut-jodium ternaire halfgeleiders zijn lood-vrije, lucht-stabiele fotovoltaïsche absorbers.Om te beginnen met de voorbereiding van de voorloper oplossing voor compacte titaniumdioxide lagen, plaats 8 milliliter watervrije ethanol in een 20 milliliter glazen flacon en beginnen roeren krachtig. Voeg 0,74 milliliter titanium isopropoxide toe aan de roerende ethanol dropwise. En voeg dan snel 0,06 milliliter geconcentreerd zoutzuur toe.Roer het mengsel tussen 12 en 24 uur bij kamertemperatuur om de voorloperoplossing te vormen. Vervolgens sonicate een kale een centimeter door een inch FTO substraat voor 15 minuten elk in 2%waterige octoxynol-9, aceton, en isopropyl alcohol. Droog het schone substraat in een oven op 70 graden Celsius gedurende een uur en laat het afkoelen tot kamertemperatuur in de lucht.Bevestig vervolgens het substraat op een spin coater chuck. Vul een 1 milliliter of 3 milliliter spuit met compacte titaniumdioxide laag precursor oplossing en bevestig een 0,2 nanometer spuitfilter. Filter de oplossing in een klein flesje.Breng 200 microliter van de gefilterde precursoroplossing aan op het substraat om het volledig af te dekken. Draai het substraat 3000 RPM gedurende 30 seconden. Anneal de film in een oven op 500 graden Celsius voor een uur.Zet vervolgens het vuur uit en laat het substraat afkoelen in de lucht tot kamertemperatuur, wat meestal ongeveer zes uur duurt. Dompel vervolgens het gecoate substraat onder in een waterige 0,12-molaire oplossing van titaniumtetrachloride. Week het substraat in een oven van 70 graden Celsius gedurende 30 minuten.Spoel het substraat daarna grondig af in gedeïsized water om rest titaniumtetrachloride te verwijderen. Anneal de film op 500 graden Celsius voor een uur en laat het afkoelen tot kamertemperatuur in de lucht. Eenmaal koel, bewaar de compacte titaniumdioxide gecoate substraat onder stikstofgas voor later gebruik.Om te beginnen met de voorbereiding van de voorloper oplossing voor een mesoporeuze titaniumdioxide nanodeeltjeslaag in een 5 milliliter glazen flacon, combineren 0,5 gram van 50 nanometer titaniumdioxide nanodeeltjespasta met 1,75 gram isopropyl alcohol en 0,5 gram terpineol. Voeg een roerstaaf toe aan de flacon en roer tot de pasta volledig is opgelost. Dit duurt meestal ongeveer een uur.Bevestig vervolgens een compact FTO-substraat met titaniumdioxide op een spincoater en breng 200 microliter van de nanodeeltjesoplossing aan op het substraatoppervlak. Draai het substraat 30 seconden op 5000 RPM. Anneal het gecoate substraat in een oven op 500 graden Celsius gedurende een uur en laat het afkoelen tot kamertemperatuur.Geniet vervolgens gedurende 30 minuten van het substraat in een waterige 0,12-molaire oplossing van titaniumtetrachloride bij 70 graden Celsius. Spoel het substraat grondig af met gedeïsized water. Anneal het op 500 graden Celsius voor een uur en laat het afkoelen tot kamertemperatuur in de lucht.Bewaar het substraat bedekt met compacte en mesampogene titaniumdioxidelagen onder stikstofgas voor later gebruik. Om te beginnen met de voorbereiding van dunne films van de zilveren iodobismuthate, zilver dibismut heptaiodide, in een met stikstof gevulde handschoenenkastje bij lage luchtvochtigheid combineren 0,3 gram bismut-drie jodide, 0,06 gram zilver jodide, en 3 milliliter n-butylamine. Krachtig vortex het mengsel totdat de vaste stoffen hebben meestal opgelost, en vervolgens spuit filteren de voorloper oplossing door middel van een 0,2 micrometer polytetrafluorethyleen filter.Bevestig vervolgens het gewenste substraat op een spincoater en breng 200 microliter van de gefilterde precursoroplossing aan. Draai het substraat 30 seconden op 6000 RPM. Leg het substraat op een hete plaat en verwarm het tot 150 graden Celsius.Anneal de film op die temperatuur voor 30 minuten en verwijder het dan snel uit de hete plaat om het te doven. Combineer in een met stikstof gevuld handschoenenkastje 10 milligram P3HT en 1 milliliter chlorobenzeen. Roer het mengsel op 50 graden Celsius gedurende 30 minuten om de P3HT volledig op te lossen en vervolgens filter het mengsel met een 0,2 micrometer PTFE spuitfilter.Bevestig vervolgens een FTO substraat bekleed met zilveren dibismuth hepatiodide op compacte en mesoporeuze titaniumdioxide op een spin coater. Breng 100 microliter van de P3HT-oplossing aan op het substraat en draai het substraat op 4000 rpm of 30 seconden. Anneal de P3HT film op een hete plaat voorverwarmd tot 130 graden Celsius gedurende 10 minuten.Laat het substraat afkoelen tot kamertemperatuur in het handschoenenkastje. Ten slotte, gebruik maken van een thermische verdamper te deponeren 100 nanometer goud op 0,5 angstroms per seconde op het substraat om de top gouden contacten van de zonnecel te vormen. zilver-bismut-jodium ternaire dunne films, 1:2, 1:1, en 2:1 molaire verhoudingen van zilverjodide tot bismut-3 jodide werden vervaardigd met deze methode.De 1:2 film toonde een enkele piek op ongeveer 42 graden, heticiating van een kubieke structuur. Piek splitsing werd waargenomen voor de 1:1 en 2:1 films, met vermelding van een zeshoekige structuur. De 1:2 film geabsorbeerd langere golflengten dan de 2:1 film deed.Verder had de 1:2 film een glad oppervlak met grote korrels, terwijl deeltjes van overtollig zilverjodide werden waargenomen op de 2:1 film. De 1:2 film werd dus gekozen voor verder onderzoek. Röntgendiffractie gaf aan dat een gloeiende temperatuur van 150 graden Celsius nodig was om de 1:2-film volledig in de kubieke fase te laten kristalliseren.De film was stabiel in de lucht voor ten minste 10 dagen. FTIR spectroscopies suggereerde dat de resterende n-butylamine bleef zwak complex tot bismut-3 jodide en zilverjodide bij lagere annealing temperaturen, het onderdrukken van de vorming van zilver-bismut-jodium bouwstenen. De korrels werden groter en dichter verpakt als de gloeiende temperatuur steeg.Films geannealed op 150 graden Celsius had ook de meest geschikte absorptie-eigenschappen voor gebruik in zonnecellen. Over het algemeen, de zilveren dibismuth heptaiodide film geannealed op 150 graden Celsius toonde geschikte energetische eigenschappen voor zonnecelgebruik. Deze techniek maakt de weg vrij voor onderzoekers van oplossingsverwerkbare dunne film zonnecellen om methodologieën voor zilver-bismut-jodium ternaire halfgeleiders verder te ontwikkelen in toepassingen zoals loodvrije en lucht-stabiele dunne film zonnecellen.Tijdens een poging tot deze procedure, wilt u misschien een gecontroleerde vochtigheid van minder dan 20% gebruiken voor spin coating het substraat met de zilver-bismut-jodium precursor oplossing. Als u de voorloperoplossing op of boven de 30% luchtvochtigheid draait, ziet u geelachtig vanwege de zeer reactieve en foto Als u de vochtigheid in de spincoater niet controleren, u de precursoroplossing in een met N gevuld handschoenenkastje draaien. Houd er echter rekening mee dat u het handschoenenkastje volledig moet zuiveren nadat het klaar is.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Richting biomimetische Hout: Fabricated Vrijstaande Films van nanocellulose, Lignine, en een synthetische polycation

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

Atomair gedefinieerde templates voor epitaxiale groei van complexe oxide deklagen

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

Fabricage van Groot-area Vrijstaande Ultradunne 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

Bouw en Systematische Symmetric Studies van een serie van Supramoleculaire Clusters met binaire of ternaire 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

Koeling Rate Afhankelijk Ellipsometrie Metingen aan de dynamiek van Thin Films glazige Bepaal

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

Capillaire elektroforese Monitor Peptide Enten op chitosan films in 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

Lagedruk Vapor-bijgewoonde oplossingsproces voor afstembare Band Gap Pinhole-vrije Methylammonium lood halogenide perovskiet Films

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

Reactieve Vapor Deposition van geconjugeerd polymeerlagen op willekeurige substraten

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

Chemische synthese van poreuze Barium Titanate dunne Film en thermische stabilisatie van ferroelektrische fase door porositeit-geïnduceerde stam

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 printen van alle anorganische halogenide perovskiet inkten voor fotovoltaïsche toepassingen

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