Name: solution-processed "silver-bismuth-iodine" ternary thin films for lead-free photovoltaic absorbers
Uploaded: 2018-09-27T14:45:00
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Este trabalho foi apoiado pelo Daegu Gyeongbuk Instituto de ciência e tecnologia (DGIST) pesquisa e programas de desenvolvimento (R & D), do Ministério da ciência, TIC e futuro planejamento da Coreia (18-ET-01). Este trabalho também foi apoiado pelo Instituto Coreia de avaliação de tecnologia de energia e Planning(KETEP) e o Ministério do comércio, indústria & Energy(MOTIE) da República da Coreia (n º 20173010013200).

1. preparação de Bare-vidro dopado com flúor óxido de estanho (SnO2: F) substratos
<ol><li>Para limpar o vidro bare, substratos de óxido de estanho dopado com flúor (FTO), proceda à sonicação-las sequencialmente em uma solução aquosa contendo 2% Triton, deionizada (DI) água, acetona e álcool isopropílico (IPA), cada um por 15 min.</li>
	<li>Coloque os substratos limpos no forno aquecimento a 70 ° C durante 1 h remover o IPA residual.</li>
</ol>2. preparação do TiO Compa...

<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>

Nós fornecemos um protocolo detalhado para a preparação de solução de Ag-Bi-eu ternários semicondutores, que estão a ser explorados como absorventes de chumbo fotovoltaicos em células solares de película fina com arquiteturas de dispositivo mesoscópica. c-TiO2 camadas foram formadas em substratos FTO para evitar o vazamento de elétrons fluindo para os eletrodos FTO. m-TiO2 camadas foram formadas sequencialmente na c-TiO2-revestido substratos FTO para melhorar as extrações de ...

Solução-processado inorgânicas película fina células solares têm sido amplamente estudadas por muitos investigadores que pretendam converter luz solar diretamente em eletricidade1,2,3,4,5. Com o desenvolvimento da arquitetura material de síntese e dispositivo, perovskites baseados em haleto de chumbo foram relatados para ser os melhores absorventes de célula solar com uma eficiência de conversão da energia (PCE) maior que 22%5. No entanto, estão crescendo as preocupações sobre o uso de chumbo tóxico, bem como problemas de estabilidade de perovskita haleto de chumbo em si.
Recentemente foi relatado que perovskites híbrido baseado em bismuto pode ser formada pela incorporação de cátions monovalentes em uma unidade complexa de iodeto de bismuto e que estes podem ser usados como absorventes de fotovoltaicos em mesoscópica célula solar arquiteturas6, 7,8. A liderança nas perovskites pode ser substituída com bismuto, que tem o 6s2 exterior par solitário; no entanto, metodologias de haleto de chumbo até agora apenas convencionais têm sido utilizadas para perovskites híbrido baseado em bismuto com estruturas complexas de cristal, apesar do fato de que eles têm os Estados de oxidação diferentes e propriedades químicas9. Além disso, estes perovskites têm morfologias superfície pobres e produzir filmes relativamente grossas no contexto de aplicativos de dispositivo de película fina; Portanto, eles têm um mau desempenho fotovoltaico com abertura-banda alta energia (> 2 eV)6,7,8. Assim, nós procuramos encontrar um novo método para produzir a película fina semicondutores baseados em bismuto, que são ambientalmente amigável, estável ao ar, e tem baixa banda-energia (< 2 eV), considerando o projeto material e metodologia.
Apresentamos a solução-processado Ag-Bi-eu ternários filmes finos, que podem ser cristalizada a Cristiana27 e Ag2BiI5, para semicondutores de chumbo e estável ao ar10,11. No presente estudo para o Wellington27 composição, n-Butilamina é usado como um solvente para dissolver simultaneamente o iodeto de prata (AgI) e precursores de bismuto iodeto (BiI3). A mistura é spin-cast e recozido a 150 ° C por 30 min em um N2-encheu a caixa de luva; posteriormente, os filmes são extinguidos à temperatura ambiente. Os filmes finos resultantes são marrom-escura na cor. Além disso, a morfologia de superfície e composição de cristal dos sistemas ternários de Ag-Bi-eu são controladas pelas altas temperaturas do recozimento e proporção de precursor de AgI/BiI3. A resultante de Cristiana2eu7 filmes finos apresentam uma estrutura cristalina da fase cúbica, densas e lisas superfície morfologias com grandes grãos de 200-800 nm em tamanho e uma óptica de gap de energia de 1,87 eV começando a absorver a luz de um comprimento de onda de 740 nm . Recentemente foi relatado que otimizando a composições de cristal e a arquitetura do dispositivo, Ag-Bi-eu ternárias película fina células solares pode atingir uma PCE de 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 híbrido baseado em bismuto são considerados promissores foto-ativo semicondutores para aplicações de ambiente e ar-stable célula solar. No entanto, pobres morfologias de superfície e energias bandgap relativamente alta limitaram seu potencial. Prata-bismuto-iodo (Ag-Bi-I) é um semicondutor promissor para dispositivos optoeletrônicos. Portanto, demonstramos a fabricação de Ag-Bi-eu ternários filmes finos usando processamento de material solução. Os filmes finos resultantes exibem morfologias superfície controladas e bandgaps óptico de acordo com suas térmicas temperaturas de recozimento. Além disso, foi relatado que Ag-Bi-eu sistemas ternários cristalizar a Cristiana2eu7, Ag2BiI5, etc. de acordo com a relação entre os precursores químicos. A solução-processado Cristiana2eu7 filmes finos apresentam uma estrutura de cristal cúbica-fase, morfologias superfície densas, livre de pinhole com grãos variando em tamanho de 200 a 800 nm e um bandgap indireto de eV 1,87. O resultante Cristiana27 filmes finos mostrar bom ar diagramas de banda de energia e estabilidade, bem como de superfície morfologias e bandgaps óptico adequado para chumbo e estável ao ar single-junção células solares. Muito recentemente, obteve-se uma célula solar com eficiência de conversão de energia de 4,3%, otimizando a composições de Ag-Bi-eu cristal e arquiteturas de dispositivo de célula solar.

Tem sido relatado que a Ag-Bi-eu ternários sistemas, que são considerados como promissoras semicondutores, são cristalizados em diversas composições, tais como Cristiana27, AgBiI4e Ag2BiI5,10, de acordo com a razão molar de AgI para BiI3. Estudos anteriores mostraram que formas de cristal granel com várias composições de sistemas ternários de Ag-Bi-que podem ser sintetizadas experimentalmen...

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

Neste documento, apresentamos protocolos detalhados para processados solução iodo-bismuto-prata (Ag-Bi-I) ternário semicondutor filmes finos fabricados em TiO2-revestidos eletrodos transparentes e sua potencial aplicação como estável ao ar e chumbo dispositivos optoeletrônicos.

Solução-processados "Prata-bismuto-iodo" ternário filmes finos para absorventes de chumbo fotovoltaicos

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

Este método pode ajudá-lo a responder a perguntas-chave sobre como fazer semicondutores ternários de prata-bismuto-iodo processáveis para células solares de filme fino ecologicamente corretas e adotar aplicações. A principal vantagem dessa técnica é a fabricação de soluções de prata-bismuto-iodo que é então usado como um absorvedor fotovoltaico sem chumbo em células solares de filme fino com arquiteturas de dispositivos microscópicos. Esta técnica tem aplicações potenciais na produção de células solares de filme fino ecologicamente corretas porque os semicondutores ternários de prata-bismuto-iodo são absorvedores fotovoltaicos sem chumbo e estáveis no ar.Para começar a preparar a solução precursora para camadas compactas de dióxido de titânio, coloque 8 mililitros de etanol anidro em um frasco de vidro de 20 mililitros e comece a mexer vigorosamente. Adicione 0,74 mililitros de isopropóxido de titânio ao etanol de agitação em sentido de gota. E, em seguida, adicione rapidamente 0,06 mililitros de ácido clorídrico concentrado.Mexa a mistura entre 12 e 24 horas em temperatura ambiente para formar a solução precursora. Em seguida, sonicar um substrato FTO de uma polegada por polegada por 15 minutos cada em 2% aquoso octoxynol-9, acetona e álcool isopropílico. Seque o substrato limpo em um forno a 70 graus Celsius por uma hora e deixe esfriar até a temperatura ambiente no ar.Em seguida, fixar o substrato em um mandril de revestimento de giro. Encha uma seringa de 1 mililitro ou 3 mililitros com solução precursora de camada de dióxido de titânio compacto e conecte um filtro de seringa de 0,2 nanômetro. Filtre a solução em um pequeno frasco.Aplique 200 microliters da solução precursora filtrada ao substrato para cobri-lo completamente. Gire o substrato a 3000 RPM por 30 segundos. Anneal o filme em um forno a 500 graus Celsius por uma hora.Em seguida, desligue o fogo e deixe o substrato esfriar no ar até a temperatura ambiente, o que geralmente leva cerca de seis horas. Em seguida, mergulhe o substrato revestido em uma solução molar aquosa de 0,12 de tetraclorito de titânio. Mergulhe o substrato em um forno Celsius de 70 graus por 30 minutos.Enxágue completamente o substrato em água desionizada depois para remover tetraclorito de titânio residual. Anneal o filme a 500 graus Celsius por uma hora e, em seguida, permitir que ele esfrie a temperatura ambiente no ar. Uma vez frio, armazene o substrato compacto revestido de dióxido de titânio sob gás nitrogênio para uso posterior.Para começar a preparar a solução precursora para uma camada de nanopartícula de dióxido de titânio mesoporos em um frasco de vidro de 5 mililitros, combine 0,5 gramas de 50 nanômetros de nanopartícula de dióxido de titânio com 1,75 gramas de álcool isopropílico e 0,5 gramas de terpineol. Adicione uma barra de mexida no frasco e mexa até que a pasta esteja completamente dissolvida. Isso geralmente leva cerca de uma hora.Em seguida, fixe um substrato FTO revestido de dióxido de titânio compacto em um revestimento de spin e aplique 200 microliters da solução de nanopartículas à superfície do substrato. Gire o substrato a 5000 RPM por 30 segundos. Resfrie o substrato revestido em um forno a 500 graus Celsius por uma hora e deixe esfriar à temperatura ambiente.Em seguida, mergulhe o substrato em uma solução molar aquosa de 0,12 de tetraclorito de titânio a 70 graus Celsius por 30 minutos. Enxágue completamente o substrato com água desionizada. Anneal-lo a 500 graus Celsius por uma hora e deixá-lo esfriar a temperatura ambiente no ar.Armazene o substrato revestido com camadas compactas e mesoporos de dióxido de titânio sob gás nitrogênio para uso posterior. Para começar a preparar filmes finos do iodobismo de prata, dibismuth de prata heptaiodida, em um porta-luvas cheio de nitrogênio em baixa umidade combinam 0,3 gramas de bismuto-três iodeto, 0,06 gramas de iodeto de prata, e 3 mililitros de n-butilamina. Vigorosamente vórtice a mistura até que os sólidos tenham dissolvido e, em seguida, a seringa filtrar a solução precursora através de um filtro de politefluoroetileno de 0,2 micrômetro.Em seguida, fixe o substrato desejado em um revestimento de spin e aplique 200 microliters da solução precursor filtrada. Gire o substrato a 6000 RPM por 30 segundos. Coloque o substrato em uma placa quente e aqueça-o a 150 graus Celsius.Ressuir o filme a essa temperatura por 30 minutos e, em seguida, rapidamente removê-lo da placa quente para saciá-lo. Em uma caixa de luvas cheia de nitrogênio, combine 10 miligramas de P3HT e 1 mililitro de clorobenzeno. Mexa a mistura a 50 graus Celsius por 30 minutos para dissolver completamente o P3HT e, em seguida, filtrar a mistura com um filtro de seringa PTFE de 0,2 micrômetro.Em seguida, fixar um substrato FTO revestido com dibismuth hepatiodida de dibismuth prateado em dióxido de titânio compacto e mesopooso em um revese de spin. Aplique 100 microliters da solução P3HT ao substrato e gire o substrato a 4000 RPM ou 30 segundos. Anneal o filme P3HT em uma placa quente pré-aquecido a 130 graus Celsius por 10 minutos.Deixe o substrato esfriar até a temperatura ambiente no porta-luvas. Por fim, use um evaporador térmico para depositar 100 nanômetros de ouro a 0,5 angstroms por segundo no substrato para formar os principais contatos de ouro da célula solar. silver-bismuth-iodine ternary thin films, 1:2, 1:1, e 2:1 molar ratios de iodeto de prata para bismuto-3 iodecida foram fabricados com este método.O filme 1:2 mostrou um único pico de cerca de 42 graus, indiciando uma estrutura cúbica. A divisão do pico foi observada para os filmes 1:1 e 2:1, indicando uma estrutura hexagonal. O filme 1:2 absorveu comprimentos de onda mais longos do que o filme 2:1.Além disso, o filme 1:2 tinha uma superfície lisa com grandes grãos, enquanto partículas de iodeto de prata em excesso foram observadas no filme 2:1. O filme 1:2 foi, assim, escolhido para estudo mais aprofundado. A difração de raios-X indicou que uma temperatura de 150 graus Celsius era necessária para que o filme 1:2 se cristalizasse inteiramente na fase cúbica.O filme ficou estável no ar por pelo menos 10 dias. As espectroscopias ftir sugeriram que a n-butilamina residual permaneceu fracamente complexa para iodeto de bismuto-3 e iodeto de prata a temperaturas mais baixas, suprimindo a formação de blocos de construção de prata-bismuto-iodo. Os grãos tornaram-se maiores e mais densamente embalados à medida que a temperatura aumentava.Os filmes a 150 graus Celsius também tinham as propriedades de absorção mais adequadas para uso em células solares. No geral, o filme de dibismiodida de dibismuto de prata a 150 graus Celsius mostrou propriedades energéticas adequadas para o uso de células solares. Esta técnica abre caminho para pesquisadores de células solares de filme fino processáveis para desenvolver ainda mais metodologias para semicondutores ternários de bismuto-iodo prateado em aplicações como células solares de filme fino sem chumbo e estáveis no ar.Ao tentar este procedimento, você pode querer usar umidade controlada de menos de 20% para girar o revestimento do substrato com a solução precursora de prata-bismuto-iodo. Se você girar a solução precursora com ou acima de 30% de umidade, você verá amarelado por causa da altamente reativa e foto Se você não puder controlar a umidade no revestimento de giro, você pode girar a solução precursora em um porta-luvas cheio de N. No entanto, tenha em mente que você deve limpar completamente o porta-luvas depois que ele é feito.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Rumo Biomimicking Madeira: Fabricados free-standing Filmes de nanocellulose, lignina, e uma policátion sintético

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

Química

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Templates atomicamente definidos para crescimento epitaxial do Complexo Óxido Filmes Finos

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

Fabricação de grande-área royalty-pé ultrafinos 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

Construção e sistemática simétricas Estudos de uma série de Supramoleculares Clusters com binários ou ternários Triphenylacetates Amônio

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

Arrefecimento Medidas de freqüência Elipsometria Dependentes para determinar a dinâmica de finas 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

Eletroforese Capilar para monitorar Peptide Enxertia em quitosana Films em Tempo real

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

Processo de solução assistida por Vapor de baixa pressão para banda sintonizável Gap Pinhole-free Methylammonium chumbo haleto perovskita filmes

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

Depósito de Vapor reativa dos filmes de polímeros conjugados em substratos arbitrários

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

Síntese química de película fina de titanato de bário porosa e estabilização térmica da fase ferroelétrica pela tensão induzida pela porosidade

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

Jato de tinta de impressão de todas as tintas de perovskita iodetos inorgânicos para aplicações fotovoltaicas

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