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 arbeidet ble støttet av Daegu Gyeongbuk Institutt for vitenskap og teknologi (DGIST) forskning og utvikling (R & D) programmer av departementet for vitenskap, IKT og fremtid planlegger Korea (18-ET-01). Dette arbeidet ble også støttet av Korea Institute for Energy Technology evalueringen og Planning(KETEP) og handelsdepartementet, industri & Energy(MOTIE) av Republikken Korea (nr. 20173010013200).

1. forberedelse av nakne-glass, fluor-dopet tinn oksid (SnO2: F) underlag
<ol><li>For å rengjøre den nakne glass, fluor-dopet tinn oksid (FTO) underlag, sonicate dem sekvensielt i en vannløsning inneholdende 2% Triton deionisert (DI) vann, aceton og isopropylalkohol (IPA), hver i 15 min.</li>
	<li>Sette renset substrater i varme ovnen ved 70 ° C i 1 time å fjerne gjenværende IPA.</li>
</ol>2. utarbeidelse av kompakt TiO2 lag (c-TiO2) blokkere elektronene
...

<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 gitt en detaljert protokoll for løsning fabrikasjon av Ag-Bi-jeg trefoldig halvledere, som skal hentes som blyfri photovoltaic dempere i tynn-film solenergi celler med Mesoskopisk enheten arkitekturer. c-TiO2 lag ble dannet på FTO underlag for å unngå elektron strømmer inn FTO elektrodene. m-TiO2 lag ble sekvensielt dannet på c-TiO2-belagt FTO underlag å forbedre elektron utdrag fra de fotovoltaiske dempere (dvs., Ag-Bi-I tynne filmer). Både c-TiO2 og m-...

Løsning-bearbeidet uorganiske tynn-film solenergi celler har blitt mye studert av mange forskere søker å konvertere sollys direkte til elektrisitet,1,,2,,3,,4,,5. Med utviklingen av materielle syntese og enheten arkitektur, er bly metallhalid-baserte perovskites rapportert å være de beste solcelle dempere med makt konvertering effektivitet (PCE) større enn 22%5. Men er det økende bekymring om bruken av giftige bly, samt stabilitetsproblemer av bly-metallhalid perovskite selv.
Det har nylig blitt rapportert at Vismut-baserte hybrid perovskites kan dannes ved å inkludere monovalent kasjoner en Vismut iodide kompleks enhet og at disse kan brukes som photovoltaic opptatt i Mesoskopisk solcelle arkitekturer6, 7,8. Ledelsen i perovskites kan erstattes med Vismut, som har 6s2 ytre enslig par; men har så langt bare tradisjonell bly metallhalid metoder blitt brukt for Vismut-baserte hybrid perovskites med komplekse krystall strukturer, til tross for at de har forskjellige oksidasjon stater og kjemiske egenskaper9. Dessuten, disse perovskites har dårlig overflate morphologies og produsere relativt tykk filmer i forbindelse med tynn-film enheten programmer. Derfor har de en dårlig photovoltaic ytelse med høy band-gap energi (> 2 eV)6,7,8. Dermed forsøkte vi å finne en ny metode for å produsere Vismut-baserte tynn-film halvledere, som er miljøvennlige, air-stallen, og har lav bandet-gap energi (< 2 eV), vurderer materielt design og metodikk.
Vi presenterer løsning-bearbeidet Ag-Bi-jeg trefoldig tynne filmer, som kan være krystallisert AgBi2jeg7 og Ag2BiI5, for blyfri bensin og luft-stabil halvledere10,11. I denne studien for AgBi2jeg7 komposisjon, n-butylamine brukes som et løsemiddel for å oppløse samtidig sølv iodide (AgI) og Vismut iodide (BiI3) prekursorer. Blandingen er spin-cast og glødet på 150 ° C i 30 minutter i en N2-fylt hanskerommet; deretter er filmene slukket til romtemperatur. De resulterende tynne filmene er brun-svart farge. I tillegg er overflate morfologi og krystall sammensetningen av Ag-Bi-jeg trefoldig systemene kontrollert av annealing temperaturer og forløper forholdet AgI/BiI3. Den resulterende AgBi2jeg7 tynne filmer utstillingen kubikk fase Krystalinsk struktur, kompakt og glatt overflate morphologies med store korn av 200-800 nm i størrelse, og en optisk band gap av 1.87 eV begynner å absorbere lys fra en bølgelengde på 740 nm . Det har nylig blitt rapportert at ved å optimalisere krystall komposisjoner og enheten arkitektur, Ag-Bi-jeg trefoldig tynn-film solenergi celler kan oppnå en PCE 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

Vismut-baserte hybrid perovskites regnes som lovende Foto-aktiv halvledere for miljøvennlig og luft-stabil solcelle formål. Men har dårlig overflate morphologies og relativt høy bandgap energi begrenset sitt potensial. Sølv-Vismut-jod (Ag-Bi-I) er en lovende halvleder for Optoelektronisk enheter. Derfor viser vi fabrikasjon av Ag-Bi-jeg trefoldig tynne filmer bruke materialet løsning behandling. De resulterende tynne filmene utstilling kontrollert overflate morphologies og optisk bandgaps ifølge deres termisk annealing temperaturer. Dessuten, det har blitt rapportert at Ag-Bi-jeg trefoldig systemer utkrystallisere AgBi2jeg7, Ag2BiI5, etc. ifølge forholdet mellom prekursorer. Løsning-bearbeidet AgBi2jeg7 tynne filmer viser en kubikk-fase krystallstruktur, tett, pinhole-fri overflate morphologies med korn varierer i størrelse fra 200 til 800 nm og en indirekte bandgap av 1.87 eV. Den resulterende AgBi2jeg7 tynne filmer Vis god luft stabilitet og energi bandet diagrammer, likeledes idet overflaten morphologies og optisk bandgaps egnet for blyfri bensin og luft-stabil single-kryss solceller. Nylig, en solcelle med 4,3% konvertering strømeffektivitet ble oppnådd ved å optimalisere Ag-Bi-I crystal komposisjoner og solcellen enheten arkitekturer.

Det har blitt rapportert at Ag-Bi-jeg trefoldig systemer som regnes som lovende halvledere, er krystallisert i ulike komposisjoner, for eksempel AgBi2jeg7, AgBiI4og Ag2BiI510, ifølge molar forholdet mellom AgI BiI3. Tidligere studier har vist at bulk krystall skjemaer med ulike komposisjoner av Ag-Bi-jeg trefoldig systemer kan syntetiseres eksperimentelt ved å endre molar forholdet mellom AgI og Bi...

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

Her presenterer vi detaljerte protokoller for løsning-bearbeidet sølv-Vismut-jod (Ag-Bi-I) trefoldig semiconductor tynne filmer laget på TiO2-belagt gjennomsiktig elektroder og potensiell program som luft-stabilt og blyfri Optoelektronisk enheter.

Løsning-bearbeidet "Silver-Vismut-jod" trefoldig tynne filmer for blyfri Photovoltaic dempere

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

Denne metoden kan hjelpe deg med å svare på viktige spørsmål om hvordan du gjør løsningsbearbeidbare sølv-vismut-jod ternære halvledere for miljøvennlige tynnfilm solceller og vedta applikasjoner. Den største fordelen med denne teknikken er løsningen fabrikasjon av sølv-vismut-jod som deretter brukes som en blyfri solcelleabsorbator i tynnfilm solceller med en mikroskopisk enhet arkitekturer. Denne teknikken har potensielle anvendelser i produksjonen av miljøvennlige tynnfilm solceller fordi sølv-vismut-jod ternary halvledere er blyfrie, luftstabile solcelleabsorbatorer.For å begynne å forberede forløperløsningen for kompakte titandioksidlag, legg 8 milliliter vannfri etanol i et 20 milliliter hetteglass og begynn å røre det kraftig. Tilsett 0,74 milliliter titanisopropoksid til omrøring etanoldråpen. Og legg deretter raskt til 0,06 milliliter konsentrert saltsyre.Rør blandingen i mellom 12 og 24 timer ved romtemperatur for å danne forløperløsningen. Deretter sonikerer du et bart en tomme med en tomme FTO-substrat i 15 minutter hver i 2% vandig oktoksynol-9, aceton og isopropylalkohol. Tørk det rene underlaget i en ovn ved 70 grader Celsius i en time og la det avkjøles til romtemperatur i luften.Deretter fikser du underlaget på en spin coater chuck. Fyll en 1 milliliter eller 3 milliliter sprøyte med kompakt titandioksidlagforløperløsning og fest et 0,2 nanometer sprøytefilter. Filtrer oppløsningen til et lite hetteglass.Påfør 200 mikroliter av den filtrerte forløperløsningen til underlaget for å dekke det fullt ut. Spin coat substratet ved 3000 RPM i 30 sekunder. Anneal filmen i en ovn på 500 grader Celsius i en time.Slå deretter av varmen og la substratet avkjøles i luft til romtemperatur, noe som vanligvis tar omtrent seks timer. Deretter senker du det belagte substratet i en vandig 0,12 molarløsning av titantetraklorid. Bløtlegg underlaget i en 70 graders Celsius-ovn i 30 minutter.Skyll underlaget grundig i avionisert vann etterpå for å fjerne gjenværende titantetraklorid. Anneal filmen på 500 grader Celsius i en time og deretter la den avkjøles til romtemperatur i luften. Når det er avkjølt, oppbevar det kompakte titandioksidbelagte substratet under nitrogengass til senere bruk.For å begynne å forberede forløperløsningen for et mesoporøst titandioksid nanopartikkellag i et 5 milliliter hetteglass, kombiner 0,5 gram 50 nanometer titandioksid nanopartikkelpasta med 1,75 gram isopropylalkohol og 0,5 gram terpineol. Tilsett en rørestang til hetteglasset og rør til pastaen er helt oppløst. Dette tar vanligvis omtrent en time.Deretter fikser du et kompakt titandioksidbelagt FTO-substrat på et spin-belegg og påfør 200 mikroliter av nanopartikkelløsningen på underlagets overflate. Spin coat substratet ved 5000 RPM i 30 sekunder. Anneal det belagte substratet i en ovn ved 500 grader Celsius i en time og la det avkjøles til romtemperatur.Deretter suge substratet i en vandig 0,12 molar løsning av titan tetraklorid ved 70 grader Celsius i 30 minutter. Skyll underlaget grundig med avionisert vann. Anneal det på 500 grader Celsius i en time og la det avkjøles til romtemperatur i luft.Oppbevar underlaget belagt med kompakte og mesoporøse titandioksidlag under nitrogengass til senere bruk. For å begynne å forberede tynne filmer av sølv iodobismuthate, sølv dibismuth heptaiodide, i en nitrogenfylt hanskekasse ved lav luftfuktighet kombinere 0,3 gram vismut-tre jodid, 0,06 gram sølvjodid, og 3 milliliter n-butylamin. Virvle blandingen kraftig til faste stoffer for det meste er oppløst, og deretter sprøytefiltrere forløperløsningen gjennom et 0,2 mikrometerpolytetrafluoretylenfilter.Deretter fikser du ønsket substrat på et spin-belegg og påfører 200 mikroliter av den filtrerte forløperløsningen. Spinn coat substratet ved 6000 RPM i 30 sekunder. Plasser underlaget på en kokeplate og varm det opp til 150 grader Celsius.Anneal filmen ved den temperaturen i 30 minutter og fjern den raskt fra kokeplaten for å slukke den. I en nitrogenfylt hanskeboks kombinerer du 10 milligram P3HT og 1 milliliter klorobenzen. Rør blandingen ved 50 grader Celsius i 30 minutter for å fullstendig oppløse P3HT og deretter filtrere blandingen med et 0,2 mikrometer PTFE sprøytefilter.Deretter fikser du et FTO-substrat belagt med sølvdibismuth hepatiodide på kompakt og mesoporisk titandioksid på et spin-coater. Påfør 100 mikroliter av P3HT-oppløsningen på underlaget og spinn substratet ved 4000 RPM eller 30 sekunder. Anneal P3HT-filmen på en kokeplate forvarmet til 130 grader Celsius i 10 minutter.La underlaget avkjøles til romtemperatur i hanskerommet. Til slutt, bruk en termisk fordamper til å deponere 100 nanometer gull på 0,5 angstrom per sekund på underlaget for å danne de øverste gullkontaktene til solcellen. sølv-vismut-jod ternary tynne filmer, 1:2, 1:1, og 2:1 molar prosenter av sølvjodid til vismut-3 jodid ble fabrikkert med denne metoden.1:2-filmen viste en enkelt topp på ca 42 grader, indiciating en kubikkstruktur. Peak splitting ble observert for 1:1 og 2:1 filmer, noe som indikerer en sekskantet struktur. Filmen 1:2 absorberte lengre bølgelengder enn filmen 2:1.Videre hadde 1:2-filmen en glatt overflate med store korn, mens partikler av overflødig sølvjodid ble observert på 2:1-filmen. 1:2 filmen ble dermed valgt for videre studier. Røntgendiffraksjon indikerte at en glødetemperatur på 150 grader Celsius var nødvendig for at 1:2-filmen skulle krystallisere helt i kubikkfasen.Filmen var stabil i luften i minst 10 dager. FTIR spektroskopier antydet at gjenværende n-butylammin forble svakt komplekst til vismut-3 jod og sølvjodid ved lavere glødetemperaturer, undertrykke dannelsen av sølv-vismut-jod byggeklosser. Kornene ble større og tett pakket etter hvert som glødetemperaturen økte.Filmer glødet ved 150 grader Celsius hadde også de mest egnede absorpsjonsegenskapene for bruk i solceller. Samlet sett viste sølvdibismuth heptaiodide filmen glødet ved 150 grader Celsius egnede energiske egenskaper for bruk av solceller. Denne teknikken baner vei for forskere av løsningsbearbeidbare tynnfilm solceller å videreutvikle metoder for sølv-vismut-jod ternary halvledere i applikasjoner som blyfri og luft-stabil tynnfilm solceller.Mens du prøver denne prosedyren, kan det være lurt å bruke kontrollert fuktighet på under 20%for spinn belegg substratet med sølv-vismut-jod forløper løsning. Hvis du spinner forløperløsningen på eller over 30 % fuktighet, vil du se gulaktig på grunn av det svært reaktive og bildet Hvis du ikke kan kontrollere fuktigheten i spin coater, kan du spinne forløperløsningen i en N-fylt hanskeboks. Men husk at du må tømme hanskeboksen helt etter at den er ferdig.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Mot Biomimicking Wood: Fabricated Frittstående Films av 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 Definerte Maler for epitaksiale Vekst av Complex 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

Fabrikasjon av Stor-området Frittstående ultratynn 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

Bygg og systematisk Symmetriske Studier av en serie av supra Clusters med Binary eller Ternær 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

Kjøling hastighetsavhengige ellipsometry målinger for å bestemme Dynamics av ​​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

Kapillær elektroforese til Monitor Peptide Negl på Chitosan Filmer i sanntid

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

Lavtrykk damp-assistert løsningsprosessen for Tunable Band Gap Pinhole-fri Methylammonium bly metallhalid Perovskite filmer

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 damp deponering av konjugert Polymer filmer på vilkårlig underlag

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

Syntese av porøse Barium Titanate tynn Film og termisk stabilisering av Ferroelectric fase av porøsitet-indusert 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

Blekkskrivere skriver ut alle uorganiske metallhalid Perovskite blekkfarger for Photovoltaic programmer

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