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

עבודה זו נתמכה על ידי מכון טגו Gyeongbuk למדע, טכנולוגיה (DGIST) ומחקר תוכניות פיתוח (R & D) של משרד המדע, תקשוב העתיד תכנון של קוריאה (18-ET-01). עבודה זו גם נתמך על ידי המכון קוריאה של ההערכה טכנולוגיית אנרגיה, Planning(KETEP), משרד של סחר, תעשיית & Energy(MOTIE) של הרפובליקה של קוריאה (מספר 20173010013200).

1. הכנת חשופים-זכוכית, פלואור-מסטול פח אוקסיד (סנובורד2: F) מצעים
<ol><li>כדי לנקות את הזכוכית חשופים, מצעים מסטול פלואור תחמוצת בדיל (FTO), sonicate אותם ברצף בתמיסה המימית המכיל 2% טריטון יונים (DI), אצטון ומים אלכוהול איזופרופיל (IPA), כל אחד למשך 15 דקות.</li>
	<li>שים את סובסטרטים נקי בתנור חימום ב 70 ° C ?...

<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>

סיפקנו פרוטוקול מפורט עבור פתרון הזיוף של Ag-Bi-אני ternary מוליכים למחצה, אשר ניתן לנצל אותה בתור בולמי נטול עופרת פוטו על סרט דק תאים סולריים עם ארכיטקטורות התקן mesoscopic. c-טיו2 השכבות נוצרו על מצעים FTO כדי למנוע דליפה אלקטרונים הזורמים אל האלקטרודות FTO. m-טיו2 השכבות נוצרו ברצף על c-טיו<s...

הפתרון-מעובד אורגניים סרט דק השמש תאים נחקרו באופן נרחב על ידי חוקרים רבים המבקשים להמיר את אור השמש ישירות לתוך חשמל1,2,3,4,5. עם התפתחות האדריכלות סינתזה והתקן גשמי, עופרת מבוסס-הליד perovskites דווחו להיות בולמי תא פוטו-וולטאי הטובה ביותר עם כוח יעילות ההמרה (PCE) גדול מ- 22%5. עם זאת, שם גדל חששות לגבי השימוש של עופרת רעילה, כמו גם בעיות יציבות של פרוביסקיט עופרת-הליד עצמה.
לאחרונה דווח כי perovskites היברידית מבוססי ביסמוט יכול להיווצר על ידי שילוב קטיונים monovalent לתוך יחידה מורכבים של יודיד ביסמוט, כי אלה יכולים לשמש בתור בולמי פוטו mesoscopic תא פוטו-וולטאי ארכיטקטורות6, 7,8. התפקיד הראשי perovskites יכול להיות מוחלף עם ביסמוט, שבו יש את השש2 החיצוני קושרים; עם זאת, עופרת המקובלת עד כה רק הליד מתודולוגיות שימשו perovskites מבוססי ביסמוט היברידית עם מבנים מורכבים קריסטל, למרות העובדה כי יש להם מדינות חמצון שונים ומאפיינים כימיים9. בנוסף, perovskites אלה יש עניים מורפולוגיות משטח ולייצר סרטים עבה יחסית בהקשר של יישומי התקן סרט דק; לכן, יש להם הופעה פוטו המסכן עם הלהקה גבוהה-פער אנרגיה (> 2 eV)6,7,8. לפיכך, אנו ביקשו למצוא שיטה חדשה לייצור מוליכים סרט דק מבוסס-ביסמוט, אשר אוויר יציב, ידידותי לסביבה, ויש פס נמוך-פער אנרגיה (< 2 eV), בהתחשב מתודולוגיה ועיצוב גשמי.
אנו מציגים פתרון-מעובד Ag-Bi-אני ternary סרטים רזה, אשר יכול להיות גיבש AgBi2אני7 ו- Ag2BiI5, מוליכים למחצה נטול עופרת ויציב אוויר10,11. זה ללמוד AgBi2אני קומפוזיציה7 , n-butylamine משמש של הממס להתמוסס בו זמנית את יודיד הכסף (AgI) ואת ביסמוט יודיד (BiI3) סימנים מקדימים. התערובת הוא ספין-שחקנים ו annealed ב 150 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות N2-מלא הכפפות; לאחר מכן, הסרטים הם מתרצה לטמפרטורת החדר. הסרטים דק תוצאות הם בצבע חום-שחור בצבע. בנוסף, מורפולוגיה של פני השטח של הרכב קריסטל של Ag-Bi-אני ternary מערכות נשלטים על ידי טמפרטורות מחזק ויחס קודמן של אגי/BiI3. AgBi שנוצר2אני7 סרטים רזה התערוכה מבנה גבישי שלב מעוקב, מורפולוגיות משטח צפופה וחלקה עם גרגירים גדולים של 200-800 nm, גודל, והפער של הלהקה אופטי של eV 1.87 מתחיל לקלוט אור אורך גל של 740 nm . לאחרונה דווח כי על-ידי מיטוב קריסטל יצירות ואדריכלות התקן, Ag-Bi-אני ternary סרט דק תאים סולריים ניתן להשיג PCE של 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

Perovskites מבוססי ביסמוט היברידית נחשבים מבטיחים צילום פעיל מוליכים למחצה עבור יישומים ידידותיים לסביבה, אוויר יציב תא פוטו-וולטאי. עם זאת, מורפולוגיות משטח מסכן ואנרגיות גבוהות יחסית bandgap מוגבלת הפוטנציאל שלהם. כסף-ביסמוט-יוד (Ag-Bi-I) הוא מוליך למחצה מבטיח עבור התקנים מעגל. לכן, נדגים הזיוף של Ag-Bi-אני ternary דק סרטים באמצעות עיבוד פתרון גשמי. הסרטים דק וכתוצאה מכך התערוכה מורפולוגיות משטח מבוקרת, bandgaps אופטי לפי שלהם תרמי חישול טמפרטורות. בנוסף, דווח כי מערכות ternary Ag-Bi-אני להתגבש AgBi2אני7, Ag2BiI5, ועוד על פי יחס חומרים כימיקלים. AgBi פתרון-מעובד2אני7 סרטים רזה התערוכה מבנה מעוקב-פאזי קריסטל, צפוף, ללא חריר מורפולוגיות משטח עם גרגרים החל בגודל של 200 עד 800 nm, ו bandgap עקיפה של 1.87 eV. תוצאות AgBi27 סרטים רזה הצג טוב אוויר יציבות ואנרגיה דיאגרמות הלהקה, כמו גם על פני השטח מורפולוגיות, bandgaps אופטי מתאים תאים סולריים יחיד-צומת נטול עופרת, אוויר יציב. ממש לאחרונה, תא סולארי עם 4.3% כוח יעילות ההמרה הושג על-ידי מיטוב Ag-Bi-אני קריסטל יצירות וארכיטקטורות התקן תא פוטו-וולטאי.

בעבר דווח כי Ag-Bi-אני ternary, אשר נחשבים מבטיחים מוליכים למחצה, המערכות גיבש בקומפוזיציות שונות, כגון AgBi2אני7, AgBiI4ו- Ag2BiI510, על פי היחס טוחנת של אגי BiI3. מחקרים מוקדמים יותר הראו כי ניתן לייצרו השפעול בצובר טפסים קריסטל עם קומפוזיצ?...

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

במסמך זה, אנו מציגים נתונים היסטוריים פרוטוקולים עבור פתרון-מעובד כסף-ביסמוט-יוד (Ag-Bi-I) ternary מוליכים למחצה סרטים רזה מפוברק TiO2-מצופה אלקטרודות שקופות, שלהם פוטנציאל יישום אוויר-יציב, נטול עופרת מעגל התקנים.

הפתרון-מעובד "סילבר-ביסמוט-יוד" Ternary סרטים רזה עבור בולמי נטול עופרת פוטו

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

שיטה זו יכולה לעזור לך לענות על שאלות מפתח על איך לעשות פתרון מעובד כסף-ביסמוט-יוד מוליכים למחצה עבור ידידותי לסביבה סרט דק תאים סולריים ולאמץ יישומים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא ייצור הפתרון של כסף-ביסמוט-יוד אשר משמש לאחר מכן כמו בולם פוטו ללא עופרת בתאים סולריים סרט דק עם ארכיטקטורות מכשיר מיקרוסקופי. טכניקה זו יש יישומים פוטנציאליים בייצור של ידידותי לסביבה סרט דק תאים סולריים כי כסף-ביסמוט-יוד מוליכים למחצה הם עופרת חינם, אוויר יציב סופג פוטו.כדי להתחיל להכין את הפתרון מבשר עבור שכבות טיטניום דו חמצני קומפקטי, מניחים 8 מיליליטר של אתנול נטול מים בבקבוקון זכוכית 20 מיליליטר ולהתחיל לבחוש אותו במרץ. מוסיפים 0.74 מיליליטר של טיטניום isopropoxide לאתנול ערבוב dropwise. ואז להוסיף במהירות 0.06 מיליליטר של חומצה הידרוכלורית מרוכזת.מערבבים את התערובת בין 12 ל 24 שעות בטמפרטורת החדר כדי ליצור את הפתרון מבשר. לאחר מכן, sonicate חשוף סנטימטר אחד על אחד אינץ FTO מצע במשך 15 דקות כל אחד 2%aqueous octoxynol-9, אצטון, ואלכוהול איזורופיל. מייבשים את המצע הנקי בתנור ב-70 מעלות במשך שעה ומניחים לו להתקרר לטמפרטורת החדר באוויר.ואז, לתקן את המצע על צ'אק מעיל ספין. מלאו מזרק מיליליטר או 3 מיליליטר בתספורת מזרק קומפקטית של שכבת טיטניום דו-חמצני והצמידו מסנן מזרק ננומטר 0.2. סנן את הפתרון לבקבוקון קטן.החל 200 microliters של פתרון מבשר מסונן על המצע כדי לכסות אותו באופן מלא. סובב את המצע ב-3000 סל"ד למשך 30 שניות. אנטל הסרט בתנור ב 500 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת.לאחר מכן לכבות את החום ולתת את המצע להתקרר באוויר לטמפרטורת החדר, אשר בדרך כלל לוקח בערך שש שעות. לאחר מכן, לטבול את המצע מצופה בתספורת קווית 0.12 טטורכלוריד טיטניום. משרים את המצע בתנור 70 מעלות במשך 30 דקות.ביסודיות לשטוף את המצע במים deionized לאחר מכן כדי להסיר tetrachloride טיטניום שיורית. Anneal הסרט ב 500 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת ולאחר מכן לאפשר לו להתקרר לטמפרטורת החדר באוויר. לאחר הקירור, יש לאחסן את המצע הקומפקטי מצופה טיטניום דו-חמצני תחת גז חנקן לשימוש מאוחר יותר.כדי להתחיל להכין את הפתרון מבשר עבור שכבת חלקיקי טיטניום דו תחמוצת מזופורית בבקבוקון זכוכית 5 מיליליטר, לשלב 0.5 גרם של משחת ננו-חלקיקים טיטניום דו חמצני 50 ננומטר עם 1.75 גרם של אלכוהול isopropyl ו 0.5 גרם של טרפינול. מוסיפים בר ערבוב לבקבוקון ומערבבים עד שהדבק מתמוסס לחלוטין. זה בדרך כלל לוקח כשעה.לאחר מכן, לתקן מצע FTO קומפקטי מצופה טיטניום דו חמצני על מעיל ספין ולהחיל 200 microliters של פתרון חלקיקי על פני המצע. סובב את המצע ב-5000 סל"ד למשך 30 שניות. אנאל המצע מצופה בתנור ב 500 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת ולאפשר לו להתקרר לטמפרטורת החדר.ואז להשרות את המצע בתספורת מימית 0.12 טטורכלוריד טיטניום ב 70 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות. שטפו היטב את המצע במים דה-מיונו. אנאל זה ב 500 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת ולתת לו להתקרר לטמפרטורת החדר באוויר.יש לאחסן את המצע מצופה בשכבות טיטניום דו-חמצני קומפקטיות ומסופוריות תחת גז חנקן לשימוש מאוחר יותר. כדי להתחיל להכין סרטים דקים של יודוביזם אוקט כסף, כסף dibismuth heptaiodide, בתא כפפות מלא חנקן בלחות נמוכה לשלב 0.3 גרם של יודיד ביסמוט שלוש, 0.06 גרם של יודיד כסף, ו 3 מיליליטר של n-butylamine. מערבולת נמרצת את התערובת עד המוצקים התמוססו בעיקר, ולאחר מכן מזרק לסנן את הפתרון מבשר באמצעות מסנן 0.2 micrometer polytetrafluoroethylene.לאחר מכן, לתקן את המצע הרצוי על מעיל ספין ולהחיל 200 microliters של פתרון מבשר מסונן. סובב את המצע ב-6000 סל"ד למשך 30 שניות. מניחים את המצע על צלחת חמה ומחממים אותו ל 150 מעלות צלזיוס.Anneal הסרט בטמפרטורה זו במשך 30 דקות ולאחר מכן להסיר אותו במהירות מן הצלחת החמה כדי להתרווה אותו. בתא כפפות מלא חנקן, לשלב 10 מיליגרם של P3HT ו 1 מיליליטר של כלורובנזן. מערבבים את התערובת ב 50 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות כדי להמיס לחלוטין את P3HT ולאחר מכן לסנן את התערובת עם מסנן מזרק PTFE מיקרומטר 0.2.לאחר מכן, לתקן מצע FTO מצופה dibismuth כסף hepatiodide על דו תחמוצת טיטניום קומפקטית מזופורית על מעיל ספין. החל 100 microliters של פתרון P3HT על המצע ולסובב את המצע ב 4000 סל"ד או 30 שניות. Anneal הסרט P3HT על צלחת חמה שחומם מראש ל 130 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות.תן למצע להתקרר לטמפרטורת החדר בתא הכפפות. לבסוף, להשתמש אידוי תרמי להפקיד 100 ננומטר של זהב ב 0.5 אנגסטרום לשנייה על המצע כדי ליצור את מגעי הזהב העליון של התא הסולארי. סרטי כסף-ביסמוט-יוד דקים, 1:2, 1:1 ויחסי טוחנות של יודיד כסף ליודיד ביסמוט-3 היו מפוברקים בשיטה זו.הסרט 1:2 הראה שיא אחד בערך 42 מעלות, והוסיף מבנה מעוקב. פיצול שיא נצפה עבור 1:1 ו 2:1 סרטים, המציין מבנה משושה. הסרט 1:2 ספג אורכי גל ארוכים יותר מאשר הסרט 2:1 עשה.יתר על כן, הסרט 1:2 היה משטח חלק עם דגנים גדולים ואילו חלקיקים של יודיד כסף עודף נצפו על הסרט 2:1. הסרט 1:2 נבחר כך להמשך לימודים. דיפוזיה של קרני רנטגן הצביעה על כך שטימפרטורת חישול של 150 מעלות צלזיוס נדרשה כדי שהסרט של 1:2 יתגבש לחלוטין בשלב המעוקב.הסרט היה יציב באוויר לפחות 10 ימים. ספקטרוסקופיות FTIR הציעו כי שאריות n-butylamine נשאר מורכב חלש ביסמוט-3 יודיד וכסף יודיד בטמפרטורות חישול נמוכות יותר, דיכוי היווצרות של אבני בניין כסף ביסמוט-יוד. הגרגרים נעשו גדולים יותר ועמוסים יותר בצפיפות ככל שהטמפרטורה של חישול עלתה.לסרטים המתויגים ב-150 מעלות צלזיוס היו גם תכונות הספיגה המתאימות ביותר לשימוש בתאים סולריים. בסך הכל, סרט דיביסמוט heptaiodide כסף annealed ב 150 מעלות צלזיוס הראה תכונות אנרגטיות מתאימות לשימוש בתאים סולאריים. טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים של תאים סולריים לסרט דק הניתנים לעיבוד כדי להמשיך לפתח מתודולוגיות עבור מוליכים למחצה חצי-למחצה כסף-ביסמוט-יוד ביישומים כגון תאים סולריים דקים ללא עופרת ויציבות אוויר.בעת ניסיון הליך זה, ייתכן שתרצה להשתמש בלחות מבוקרת של פחות מ- 20% עבור ציפוי ספין המצע עם פתרון מבשר הכסף-ביסמוט-יוד. אם תסובבו את תספור המבשר ב-30% או מעל 30%, תוכלו לראות צהבהב בגלל תגובתי מאוד ותמונה אם אינכם יכולים לשלוט בלחות במעיל הספין, תוכלו לסובב את תספור המבשר בתא כפפות מלא N. עם זאת, אנא זכור כי עליך לטהר לחלוטין את תא הכפפות לאחר שזה נעשה.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

לקראת Biomimicking עץ: סרטים מפוברק חופשי עומדים בNanocellulose, ליגנין, וPolycation סינטטי

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

תבניות מוגדרות אטומי לEpitaxial צמיחה של תחמוצת המורכבת 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

המצאה של שטח גדול שעמדה חופשית Ultrathin פולימריים סרטים

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

בינוי שיטתי סימטריים מחקרים של סדרה של אשכולות מולקולריים עם Triphenylacetates בינארי או המשולש אמוניום

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

קירור מדידות Ellipsometry תלויות דרג לקבוע את הדינמיקה של Thin Films המזוגג

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

אלקטרופורזה הנימים לפקח פפטיד האריך על Chitosan סרטים בזמן אמת

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

תהליך הפתרון בסיוע אדי לחץ נמוך הלהקה Tunable הפער חריר נטול עופרת Methylammonium הליד פרוביסקיט הסרטים

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

בתצהיר אדים תגובתי של סרט פולימרי מצומדת על מצעים שרירותי

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

סינתזה של נקבובי בריום חומצה טיטנית סרט דק וייצוב תרמי של שלב Ferroelectric על ידי זן נקבוביות-Induced

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

הדפסת צבעי הדיו פרוביסקיט הליד אורגניים ליישומים פוטו הזרקת דיו

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