Name: solution-processed "silver-bismuth-iodine" ternary thin films for lead-free photovoltaic absorbers
Uploaded: 2018-09-27T14:45:00
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Diese Arbeit wurde von Daegu Gyeongbuk Institute of Science und Technology (DGIST) Forschung und Entwicklung (FuE) Programme des Ministeriums für Wissenschaft, IKT und Zukunft Planen von Korea (18-ET-01) unterstützt. Diese Arbeit wurde auch von Korea Institut der Energie Technologiebewertung und Planning(KETEP) und dem Ministerium für Handel, Industrie & Energy(MOTIE) der Republik Korea (Nr. 20173010013200) unterstützt.

1. Vorbereitung des nackten-Glas, Fluor-dotierte Zinn-Oxid (SnO2: F) Substrate
<ol><li>Zum Reinigen der nackten Glas, Fluor-dotierte-Zinn-Oxid (FTO) Substraten Beschallen sie nacheinander in einer wässrigen Lösung mit 2 % Triton, deionisiertes (DI) Wasser, Aceton und Isopropylalkohol (IPA), jeweils für 15 Minuten.</li>
	<li>Setzen Sie die gereinigten Substrate im Trockenschrank bei 70 ° C für 1 h, die restliche IPA zu entfernen.</li>
</ol>2. Vorbereitung des kompakten TiO2</su...

<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. 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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. 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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. ;. 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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>

Für die Herstellung der Lösung von Ag-Bi-I ternären Halbleitern, welche als bleifrei-Photovoltaik-Absorber in Dünnschicht-Solarzellen mit mesoskopischen Gerät Architekturen genutzt werden sollen, haben wir ein detailliertes Protokoll bereitgestellt. c-TiO2 Schichten bildeten sich auf FTO Substraten Elektron Leckage fließt in die FTO Elektroden zu vermeiden. m-TiO2 Schichten bildeten sich nacheinander auf c-TiO2-beschichtet FTO Substrate zur Verbesserung der Elektron-Extraktionen aus...

Lösung verarbeitet anorganische Dünnschicht-Solarzellen sind weit von vielen Forschern, die Sonnenlicht direkt in Strom1,2,3,4,5umwandeln wollen untersucht worden. Mit der Entwicklung der materiellen Synthese und Gerät Architektur berichteten Blei Halogenid-basierte Perovskites die beste Solarzelle Absorber mit einem Wirkungsgrad (PCE) größer als 22 %5sein. Allerdings sind es Bedenken über die Verwendung von giftigen Blei sowie Probleme mit der Stabilität der Blei-Halogenid-Perowskit selbst wächst.
Es wurde vor kurzem berichtet, dass Wismut-basierten Hybrid Perovskites gebildet werden kann, durch die Einbeziehung monovalente kationen in eine komplexe Einheit von Bismut Jodid und dass diese als Photovoltaik-Absorber in mesoskopischen Solarzelle Architekturen6verwendet werden können, 7,8. Die Führung in der Perovskites ausgetauscht werden, mit Wismut, hat das 6 s2 äußeren Elektronenpaar; jedoch bisher nur konventionelle Blei Halogenid Methoden für Wismut-basierten Hybrid-Perovskites mit komplexen Kristallstrukturen, trotz der Tatsache haben, dass sie verschiedene Oxidationsstufen und chemischen Eigenschaften9. Darüber hinaus diese Perovskites haben schlechte Oberfläche Morphologien und relativ dicke Schichten im Zusammenhang mit Anwendungen für Dünnschicht-Geräte zu produzieren; Deshalb haben sie eine schlechte Photovoltaik-Leistung mit hohem Bandabstand Energie (> 2 eV)6,7,8. So haben wir versucht, eine neue Methode zur Wismut-basierte Dünnschicht-Halbleiter, produzieren, die umweltfreundlich, Luft-Stall sind, zu finden und haben niedrige Bandabstand Energie (< 2 eV), unter Berücksichtigung der Material-Design und Methodik.
Wir präsentieren Lösung verarbeitet Ag-Bi-I ternären Dünnfilme, die sein kann kristallisiert AgBi2ich7 und Ag2BiI5, für bleifrei- und Luft-Stable Halbleiter10,11. In dieser Studie für die AgBi2ich7 Zusammensetzung, n-butylamin wird als Lösungsmittel verwendet, um gleichzeitig die Silberiodid (AgI) und Wismut Jodid (BiI3) Vorläufer auflösen. Die Mischung ist Spin-Besetzung und geglüht bei 150 ° C für 30 min in einer N-2-gefüllten Glove-Box; Anschließend werden die Filme auf Raumtemperatur abgeschreckt. Die daraus resultierende Dünnfilme sind braun-schwarze Farbe. Darüber hinaus werden die Oberflächenmorphologie und Kristall Zusammensetzung der Ag-Bi-I ternäre Systeme die annealing Temperaturen und Vorläufer Verhältnis von AgI/BiI3gesteuert. Die daraus resultierende AgBi2ich7 dünne Schichten weisen eine kubische Phase kristalline Struktur, Dichte und glatte Oberfläche Morphologien mit großen Körnern von 200-800 nm Größe und eine optische Bandlücke von 1,87 eV zu absorbieren Licht von einer Wellenlänge von 740 nm . Es wurde kürzlich berichtet, dass durch die Optimierung der Kristall Kompositionen und Gerät Architektur, Ag-Bi-I ternären Dünnschicht-Solarzellen einen PCE von 4,3 % erreichen können.

<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

Wismut-basierten Hybrid Perovskites gelten als viel versprechende Foto-aktive Halbleiter für Umwelt- und Luft-Stall Solarzelle. Allerdings haben schlechte Oberfläche Morphologien und relativ hohe Bandlücke Energien ihr Potenzial begrenzt. Silber-Wismut-Jod (Ag-Bi-I) ist eine vielversprechende Halbleiter für optoelektronische Geräte. Daher zeigen wir Ihnen die Herstellung von Ag-Bi-I ternären Dünnfilme mittels Materiallösung Verarbeitung. Die daraus resultierende Dünnfilme weisen kontrollierte Oberfläche Morphologien und optische Bandlücken entsprechend ihrer thermischen Temperaturen glühen. Darüber hinaus wurde berichtet, dass Ag-Bi-I ternäre Systeme kristallisieren AgBi27, Ag2BiI5, etc. entsprechend dem Verhältnis der Vorläuferchemikalien. Die Lösung verarbeitet AgBi2ich7 dünne Schichten weisen eine kubische Phase Kristallstruktur, dichten, Pinhole-freie Oberfläche Morphologien mit Körner in der Größe von 200 bis 800 nm und einer indirekten Bandlücke von 1,87 eV. Die daraus resultierende AgBi2I7 Dünnfilme zeigen gute Stabilität und Energie Band Diagramme Luft, sowie Oberfläche Morphologien und optische Bandlücken für bleifrei- und Luft-Stall Single-Junction-Solarzellen geeignet. Vor kurzem erhielt eine Solarzelle mit 4,3 % Wirkungsgrad durch Optimierung der Ag-Bi-I Kristall Kompositionen und Solarzelle Gerät Architekturen.

Es wurde berichtet, dass die Ag-Bi-I ternäre Systeme, die als vielversprechende Halbleiter angesehen werden, kristallisiert in verschiedenen Zusammensetzungen, z. B. AgBi2ich7, AgBiI4und Ag2BiI510, je nach Das molare Verhältnis von AgI, BiI3. Frühere Studien haben gezeigt, dass Bulk Kristallformen mit verschiedenen Kompositionen von Ag-Bi-I ternäre Systeme experimentell synthetisiert werden könn...

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

Hier präsentieren wir Ihnen detaillierte Protokolle für Lösung verarbeitet Silber-Wismut-Jod (Ag-Bi-I) ternärer Halbleiter Dünnschichten auf TiO2hergestellt-beschichtet, transparenten Elektroden und ihre mögliche Anwendung als Luft-stabil und bleifrei Optoelektronische Geräte.

Lösung verarbeitet "Silber-Wismut-Jod" ternäre Dünnschichten für bleifrei-Photovoltaik-Absorber

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

Diese Methode kann Ihnen helfen, wichtige Fragen zu beantworten, wie lösungsverarbeitbare Silber-Bismut-Jod-Ternal-Halbleiter für umweltfreundliche Dünnschicht-Solarzellen herzustellen und Anwendungen zu übernehmen. Der Hauptvorteil dieser Technik ist die Lösungsfertigung von Silber-Bismut-Jod, die dann als bleifreier Photovoltaik-Absorber in Dünnschicht-Solarzellen mit mikroskopischer Gerätearchitektur eingesetzt wird. Diese Technik hat mögliche Anwendungen bei der Herstellung umweltfreundlicher Dünnschicht-Solarzellen, da die Silber-Bismut-Jod-Ternary-Halbleiter bleifreie, luftstabile Photovoltaik-Absorber sind.Um mit der Vorbereitung der Vorläuferlösung für kompakte Titandioxidschichten zu beginnen, 8 Milliliter wasserfreies Ethanol in eine 20-Milliliter-Glasflasche geben und kräftig rühren. 0,74 Milliliter Titanisopropoxid tropfenweise zum rührenden Ethanol geben. Und dann schnell 0,06 Milliliter konzentrierte Salzsäure hinzufügen.Rühren Sie die Mischung für zwischen 12 und 24 Stunden bei Raumtemperatur, um die Vorläuferlösung zu bilden. Als nächstes beschallen Sie ein bloßes 1 Zoll mal einen Zoll FTO-Substrat für jeweils 15 Minuten in 2% wässrigem Octoxynol-9, Aceton und Isopropylalkohol. Das saubere Substrat in einem Ofen bei 70 Grad Celsius eine Stunde trocknen und in der Luft auf Raumtemperatur abkühlen lassen.Dann fixieren Sie das Substrat auf einem Spin-Coater-Futter. Füllen Sie eine 1 Milliliter- oder 3-Milliliter-Spritze mit kompakter Titandioxid-Schicht-Vorläuferlösung und befestigen Sie einen 0,2 Nanometer Spritzenfilter. Filtern Sie die Lösung in eine kleine Durchstechflasche.Tragen Sie 200 Mikroliter der gefilterten Vorläuferlösung auf das Substrat auf, um es vollständig abzudecken. Drehen Sie das Substrat 30 Sekunden lang bei 3000 U/min. Anneal den Film in einem Ofen bei 500 Grad Celsius für eine Stunde.Dann schalten Sie die Hitze aus und lassen Sie das Substrat in luft auf Raumtemperatur abkühlen, was in der Regel etwa sechs Stunden dauert. Als nächstes tauchen Sie das beschichtete Substrat in eine wässrige 0,12-Molarenlösung aus Titantetrachlorid ein. Das Substrat in einem 70 Grad Celsius Ofen 30 Minuten einweichen.Spülen Sie das Substrat anschließend in entionisiertem Wasser gründlich ab, um Rest-Titantetrachlorid zu entfernen. Den Film eine Stunde lang bei 500 Grad Celsius anketten und dann in der Luft auf Raumtemperatur abkühlen lassen. Nach der Kühlung das kompakte Titandioxid-beschichtete Substrat zur späteren Verwendung unter Stickstoffgas lagern.Um mit der Vorbereitung der Vorläuferlösung für eine mesoporöse Titandioxid-Nanopartikelschicht in einer 5-Milliliter-Glasdurchstechflasche zu beginnen, kombinieren Sie 0,5 Gramm 50 Nanometer Titandioxid-Nanopartikelpaste mit 1,75 Gramm Isopropylalkohol und 0,5 Gramm Terpineol. Eine Rührstange in die Durchstechflasche geben und rühren, bis sich die Paste vollständig aufgelöst hat. Dies dauert in der Regel etwa eine Stunde.Als nächstes fixieren Sie ein kompaktes Titandioxid-beschichtetes FTO-Substrat auf einem Spincoater und tragen 200 Mikroliter der Nanopartikellösung auf die Substratoberfläche auf. Drehen Sie das Substrat 30 Sekunden lang bei 5000 U/min. Das beschichtete Substrat in einem Ofen bei 500 Grad Celsius eine Stunde lang annealieren und auf Raumtemperatur abkühlen lassen.Dann das Substrat in einer wässrigen 0,12 Molarenlösung aus Titantetrachlorid bei 70 Grad Celsius 30 Minuten einweichen. Spülen Sie das Substrat gründlich mit entionisiertem Wasser ab. Anneal es bei 500 Grad Celsius für eine Stunde und lassen Sie es auf Raumtemperatur in der Luft abkühlen.Lagern Sie das mit kompakten und mesoporösen Titandioxidschichten beschichtete Substrat unter Stickstoffgas für den späteren Gebrauch. Um mit der Vorbereitung dünner Filme des Silberjodobismuthates, des Silberdibismuts Heptaiodid, in einem stickstoffgefüllten Handschuhkasten bei niedriger Luftfeuchtigkeit zu beginnen, kombinieren Sie 0,3 Gramm Bismut-drei Jod, 0,06 Gramm Silberjodid und 3 Milliliter n-Butylamin. Wirbeln Sie das Gemisch kräftig aus, bis sich die Feststoffe größtenteils gelöst haben, und filtern anschließend die Vorläuferlösung durch einen 0,2 Mikrometer Polytetrafluorethylenfilter.Als nächstes fixieren Sie das gewünschte Substrat auf einem Spincoater und tragen Sie 200 Mikroliter der gefilterten Vorläuferlösung auf. Drehen Sie das Substrat 30 Sekunden lang bei 6000 U/min. Das Substrat auf eine Kochplatte legen und auf 150 Grad Celsius erhitzen.Den Film bei dieser Temperatur 30 Minuten lang anspeisen und dann schnell von der Kochplatte entfernen, um ihn zu löschen. In einer stickstoffgefüllten Handschuhbox 10 Milligramm P3HT und 1 Milliliter Chlorbenzol kombinieren. Rühren Sie die Mischung bei 50 Grad Celsius für 30 Minuten, um die P3HT vollständig aufzulösen und dann filtern Sie die Mischung mit einem 0,2 Mikrometer PTFE Spritzenfilter.Als nächstes fixieren Sie ein FTO-Substrat, das mit Silberdibismut-Hepatiodid ebeschichtet ist, auf kompaktem und mesoporösem Titandioxid auf einem Spincoater. 100 Mikroliter der P3HT-Lösung auf das Substrat auftragen und das Substrat bei 4000 U/min oder 30 Sekunden verdrehen. Anneal die P3HT-Folie auf einer heißen Platte auf 130 Grad Celsius für 10 Minuten vorgewärmt.Lassen Sie das Substrat auf Raumtemperatur in der Handschuhbox abkühlen. Schließlich verwenden Sie einen thermischen Verdampfer, um 100 Nanometer Gold bei 0,5 Angstroms pro Sekunde auf dem Substrat zu deponieren, um die oberen Goldkontakte der Solarzelle zu bilden. Mit dieser Methode wurden Silber-Bismut-Jod-Tern-Dünnschichten, 1:2, 1:1 und 2:1 Molkenverhältnisse von Silberjodid zu Bismut-3-Iodid hergestellt.Der 1:2-Film zeigte einen einzigen Gipfel bei etwa 42 Grad, was eine kubische Struktur indizierte. Bei den 1:1- und 2:1-Filmen wurde eine Spitzenspaltung beobachtet, die auf eine sechseckige Struktur hindeutet. Der 1:2-Film absorbierte längere Wellenlängen als der 2:1-Film.Darüber hinaus hatte der 1:2-Film eine glatte Oberfläche mit großen Körnern, während Partikel von überschüssigem Silberjodid auf dem 2:1-Film beobachtet wurden. Der 1:2-Film wurde daher für eine weitere Untersuchung ausgewählt. Röntgenbeugung zeigte an, dass eine Glühtemperatur von 150 Grad Celsius erforderlich war, damit der 1:2-Film vollständig in der kubischen Phase kristallisiert.Der Film war mindestens 10 Tage in der Luft stabil. FTIR-Spektroskopien legten nahe, dass das Rest-n-Butylamin bei niedrigeren Glühtemperaturen schwach auf Bismut-3-Jodid und Silberjodid aufgelegt blieb, wodurch die Bildung von Silber-Bismut-Jod-Bausteinen unterdrückt wurde. Die Körner wurden größer und dichter verpackt, als die Glühtemperatur stieg.Filme, die bei 150 Grad Celsius geglüht wurden, hatten auch die am besten geeigneten Absorptionseigenschaften für den Einsatz in Solarzellen. Insgesamt zeigte der silberfarbene Dibismut-Heptaiodid-Film, der bei 150 Grad Celsius geglüht wurde, geeignete energetische Eigenschaften für den Einsatz von Solarzellen. Diese Technik ebnet Forschern von lösungsfähigen Dünnschicht-Solarzellen den Weg, Methoden für Silber-Bismut-Jod-Ternal-Halbleiter in Anwendungen wie bleifreien und luftstabilen Dünnschicht-Solarzellen weiterzuentwickeln.Beim Versuch dieses Verfahrens können Sie eine kontrollierte Luftfeuchtigkeit von unter 20 % verwenden, um das Substrat mit der Silber-Bismut-Jod-Vorläuferlösung zu beschichten. Wenn Sie die Vorläuferlösung bei oder über 30 % Luftfeuchtigkeit drehen, sehen Sie gelblich wegen der hochreaktiven und Foto Wenn Sie die Feuchtigkeit im Spincoater nicht kontrollieren können, können Sie die Vorläuferlösung in einem N-gefüllten Handschuhkasten verschichten. Bitte beachten Sie jedoch, dass Sie den Handschuhkasten vollständig reinigen müssen, nachdem er fertig ist.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Gegen biomimetischen Holz: Hergestellt Freistehende Filme aus Nanocellulose, Lignin und eines synthetischen Polykation

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

Forschung

Chemie

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