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

Este trabajo fue apoyado por el Daegu Gyeongbuk Instituto de ciencia y tecnología (DGIST) investigación y programas de desarrollo (i+d) del Ministerio de ciencia, TIC y planeamiento futuro de Corea (18-ET-01). Este trabajo fue apoyado también por el Instituto de Corea de energía tecnología evaluación y Planning(KETEP) y el Ministerio de comercio, industria y Energy(MOTIE) de la República de Corea (Nº 20173010013200).

1. preparación de desnudo-vidrio dopada con flúor óxido de estaño (SnO2: F) sustratos
<ol><li>Para limpiar el vidrio desnudo, sustratos de óxido de estaño dopado de flúor (OFT), someter a ultrasonidos les secuencialmente en una solución acuosa que contiene 2% Tritón, desionizada (DI) agua, acetona y alcohol isopropílico (IPA), cada uno por 15 min.</li>
	<li>Ponga el sustrato limpio en el horno de calentamiento a 70 ° C durante 1 h eliminar el IPA residual.</li>
</ol>2. prepar...

<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>

Hemos proporcionado un protocolo detallado para la fabricación de la solución de Ag-Bi-I semiconductores ternarios, que deben ser explotados como amortiguadores de plomo fotovoltaicos en las células solares de película delgada con arquitecturas de dispositivo mesoscópica. c-TiO2 capas se formaron en los substratos de la FTO para evitar la fuga de electrones que fluye en los electrodos FTO. TiO m2 capas secuencialmente se formaron en c-TiO2-recubrimiento de sustratos FTO para mejorar ...

Solución procesada inorgánicos las células solares de película fina han sido ampliamente estudiadas por muchos investigadores tratando de convertir la luz solar directamente en electricidad1,2,3,4,5. Con el desarrollo de la arquitectura material de síntesis y dispositivo, perovskitas de haluro-base de plomo se han divulgado para ser los mejores amortiguadores de célula solar con una eficiencia de conversión de energía (PCE) superior a 22%5. Sin embargo, son más preocupaciones sobre el uso de plomo tóxico, así como problemas de estabilidad del haluro de plomo perovskita sí mismo.
Recientemente se ha divulgado que perovskitas híbrido basado en el bismuto pueden ser formado mediante la incorporación de cationes monovalentes en una unidad compleja de yoduro de bismuto y que éstos se pueden utilizar como absorbedores fotovoltaicas en mesoscópica célula solar arquitecturas6, 7,8. El plomo en las perovskitas puede reemplazarse con bismuto, que tiene el 6s2 par solitario externo; sin embargo, metodologías de haluro de plomo convencionales hasta ahora solamente se han utilizado para perovskitas híbrido basado en el bismuto con las estructuras cristalinas complejas, a pesar de que tienen Estados de oxidación diferentes y propiedades químicas9. Además, estas perovskitas pobre morfología superficial y producen películas relativamente gruesas en el contexto de aplicaciones para dispositivos de película delgada; por lo tanto, tienen un bajo rendimiento fotovoltaico con boquete de la venda alta energía (> 2 eV)6,7,8. Así, intentamos encontrar un nuevo método para producir semiconductores de película delgada basadas en bismuto, que son medio ambiente, aire, y tienen energía del boquete de la venda baja (< 2 eV), teniendo en cuenta el diseño de materiales y la metodología.
Presentamos solución procesada Ag-Bi-I ternarios láminas delgadas, que pueden ser cristalizado a AgBi27 y Ag2BiI5, plomo y aire-estable semiconductores10,11. En este estudio para el AgBi2I7 composición, n-butilamina es utilizado como un solvente para simultáneamente disolver el yoduro de plata (AgI) y bismuto yoduro (BiI3) precursores. La mezcla es spin-cast y recocido a 150 ° C por 30 min en un N2-lleno de guantera; Posteriormente, las películas se apagó a temperatura ambiente. Las películas delgadas resultantes son marrón oscuro en color. Además, la morfología superficial y la composición de cristal de los sistemas ternarios de la Ag-Bi-I son controlados por la temperatura de recocido y relación precursor de AgI/BiI3. La resultante AgBi2I7 películas delgadas presentan una estructura cristalina cúbico fase, morfologías superficie densas y lisas con granos grandes de 200-800 nm de tamaño y una separación de la banda óptica de 1,87 eV empezando a absorber la luz de una longitud de onda de 740 nm . Se ha divulgado recientemente que mediante la optimización de las composiciones de cristal y la arquitectura de dispositivo, Ag-Bi-I ternarias película delgada células solares puede alcanzar un PCE del 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

Perovskitas híbrido basado en el bismuto son considerados como prometedores semiconductores foto-activo para aplicaciones de medio ambiente y aire-estable de células solares. Sin embargo, pobre morfología superficial y energías de banda prohibida relativamente altos han limitado su potencial. Plata-bismuto-yodo (Ag-Bi-I) es un prometedor semiconductores para dispositivos optoelectrónicos. Por lo tanto, se demuestra la fabricación de Ag-Bi-I ternario de películas delgadas mediante procesamiento de solución material. Las películas finas resultantes exhiben morfologías superficiales controlados y bandgaps ópticas según su térmico temperaturas de recocido. Además, se ha divulgado que Ag-Bi-I sistemas ternarios cristalizan a AgBi2I7, Ag2BiI5, etc. según la relación de los precursores químicos. La solución procesada AgBi2I7 películas delgadas exhiben una estructura cristal cúbico fase, densos, agujero de alfiler-libre morfologías superficiales con granos que van de 200 a 800 nm y un bandgap indirecto de 1,87 eV. La resultante AgBi2I7 películas delgadas mostrar buena estabilidad y energía diagramas de banda del aire, así como la superficie morfologías y bandgaps óptico adecuado para plomo y aire-estable single-junction solar células. Muy recientemente, una célula solar con 4,3% eficiencia de conversión de energía se obtuvo mediante la optimización de las composiciones de cristal Ag-Bi-I y célula solar dispositivo arquitecturas.

Se ha informado de que los Ag-Bi-I ternarios sistemas, que son considerados como prometedores semiconductores, son cristalizados en varias composiciones, como AgBi27, AgBiI4y Ag2BiI510, según la fracción molar de AgI a BiI3. Estudios anteriores han demostrado que formas de cristal a granel con varias composiciones de Ag-Bi-I sistemas ternarios pueden ser sintetizadas experimentalmente cambiando la ...

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

Adjunto, presentamos protocolos detallados para procesado en solución yodo-bismuto-plata (Ag-Bi-I) ternario semiconductor películas delgadas fabricadas en TiO2-recubrimiento de electrodos transparentes y su aplicación potencial como aire-estable y libre de plomo dispositivos optoelectrónicos.

Solución procesada "Plata, bismuto, yodo" ternario películas delgadas para absorbedores fotovoltaicas sin plomo

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

Este método puede ayudarle a responder preguntas clave sobre cómo hacer semiconductores ternarios de plata-bismo-yodo procesables por solución para células solares de película delgada respetuosas con el medio ambiente y adoptar aplicaciones. La principal ventaja de esta técnica es la fabricación de soluciones de plata-bismuto-yodo que luego se utiliza como un absorbedor fotovoltaico sin plomo en células solares de película delgada con arquitecturas de dispositivos microscópicos. Esta técnica tiene aplicaciones potenciales en la producción de células solares de película delgada respetuosas con el medio ambiente porque los semiconductores ternarios de plata-bmuth-yodo son absorbentes fotovoltaicos estables en el aire y sin plomo.Para comenzar a preparar la solución precursora para capas compactas de dióxido de titanio, coloque 8 mililitros de etanol anhidro en un vial de vidrio de 20 mililitros y comience a agitarlo vigorosamente. Añadir 0,74 mililitros de isopropóxido de titanio a la gota de etanol de agitación. Y luego añadir rápidamente 0,06 mililitros de ácido clorhídrico concentrado.Revuelva la mezcla durante entre 12 y 24 horas a temperatura ambiente para formar la solución precursora. A continuación, sonicar un sustrato de FTO desnudo de una pulgada por una pulgada durante 15 minutos cada uno en 2%aqueous octoxynol-9, acetona y alcohol isopropílico. Seque el sustrato limpio en un horno a 70 grados Centígrados durante una hora y déjelo enfriar a temperatura ambiente en el aire.A continuación, fije el sustrato en un mandril de revestimiento de centrifugado. Llene una jeringa de 1 mililitro o 3 mililitros con una solución precursora de capa de dióxido de titanio compacta y adjunte un filtro de jeringa de 0,2 nanómetros. Filtrar la solución en un vial pequeño.Aplique 200 microlitros de la solución precursora filtrada al sustrato para cubrirlo completamente. Recubrir el sustrato a 3000 RPM durante 30 segundos. Anneal la película en un horno a 500 grados Celsius durante una hora.A continuación, apague el fuego y deje que el sustrato se enfríe en el aire a temperatura ambiente, lo que suele tardar unas seis horas. A continuación, sumerja el sustrato recubierto en una solución molar acuosa 0,12 de tetracloruro de titanio. Sumerja el sustrato en un horno celsius de 70 grados durante 30 minutos.Enjuague bien el sustrato en agua desionizada después para eliminar el tetracloruro de titanio residual. Anneal la película a 500 grados Celsius durante una hora y luego dejar que se enfríe a temperatura ambiente en el aire. Una vez enfriado, almacene el sustrato compacto recubierto de dióxido de titanio bajo gas nitrógeno para su uso posterior.Para comenzar a preparar la solución precursora para una capa de nanopartícula de dióxido de titanio mesoporoso en un vial de vidrio de 5 mililitros, combine 0,5 gramos de pasta de nanopartícula de dióxido de titanio de 50 nanómetros con 1,75 gramos de alcohol isopropílico y 0,5 gramos de terpineol. Agregue una barra de agitación al vial y revuelva hasta que la pasta se haya disuelto por completo. Esto suele tardar aproximadamente una hora.A continuación, fije un sustrato FTO recubierto de dióxido de titanio compacto en una recubridora de centrifugado y aplique 200 microlitros de la solución de nanopartículas a la superficie del sustrato. Recubrir el sustrato a 5000 RPM durante 30 segundos. Anneal el sustrato recubierto en un horno a 500 grados Celsius durante una hora y dejar que se enfríe a temperatura ambiente.A continuación, remoje el sustrato en una solución acuosa de 0,12 molares de tetracloruro de titanio a 70 grados centígrados durante 30 minutos. Enjuague bien el sustrato con agua desionizada. Anneal a 500 grados Celsius durante una hora y dejar que se enfríe a temperatura ambiente en el aire.Almacene el sustrato recubierto con capas compactas y mesoporosas de dióxido de titanio bajo gas nitrógeno para su uso posterior. Para comenzar a preparar películas delgadas del yodobismuthate de plata, heptaiduro de dibismuth plateado, en una guantera llena de nitrógeno a baja humedad combinar 0,3 gramos de yoduro de bismuto-tres, 0,06 gramos de yoduro de plata y 3 mililitros de n-butilamina. Vórtice vigorosamente la mezcla hasta que los sólidos se hayan disuelto en su mayoría, y luego la jeringa filtre la solución precursora a través de un filtro de politetrafluoroetileno de 0,2 micrómetros.A continuación, fije el sustrato deseado en una recubridora de centrifugado y aplique 200 microlitros de la solución precursora filtrada. Recubrir el sustrato a 6000 RPM durante 30 segundos. Coloque el sustrato sobre una placa caliente y caliente a 150 grados Celsius.Anneal la película a esa temperatura durante 30 minutos y luego retirarla rápidamente de la placa caliente para apagarla. En una guantera llena de nitrógeno, combine 10 miligramos de P3HT y 1 mililitro de clorobenceno. Revuelva la mezcla a 50 grados Celsius durante 30 minutos para disolver completamente el P3HT y luego filtrar la mezcla con un filtro de jeringa de PTFE de 0,2 micrómetros.A continuación, fije un sustrato FTO recubierto con hepatiduro de dibismuth plateado sobre dióxido de titanio compacto y mesoporoso en un recubridor de espín. Aplicar 100 microlitros de la solución P3HT al sustrato y recubrir el sustrato a 4000 RPM o 30 segundos. Anneal la película P3HT en una placa caliente precalentada a 130 grados Celsius durante 10 minutos.Deje que el sustrato se enfríe a temperatura ambiente en la guantera. Por último, utilice un evaporador térmico para depositar 100 nanómetros de oro a 0,5 angstroms por segundo en el sustrato para formar los mejores contactos de oro de la célula solar. Las películas delgadas ternarias de plata-bmuth-yodo, 1:2, 1:1 y 2:1 se fabricaron con este método.La película 1:2 mostró un solo pico a unos 42 grados, indiciando una estructura cúbica. Se observó división de pico para las películas 1:1 y 2:1, lo que indica una estructura hexagonal. La película 1:2 absorbió longitudes de onda más largas que la película 2:1.Además, la película 1:2 tenía una superficie lisa con grandes granos, mientras que las partículas de yoduro de plata en la película 2:1. La película 1:2 fue elegida para su estudio posterior. La difracción de rayos X indicó que se requería una temperatura de recocido de 150 grados Celsius para que la película 1:2 cristalizara por completo en la fase cúbica.La película estuvo estable en el aire durante al menos 10 días. Las espectroscopias FTIR sugirieron que la n-butilamina residual seguía siendo débilmente compleja a yoduro-bódulo bismuto-3 y yoduro de plata a temperaturas de recocido más bajas, suprimiendo la formación de bloques de construcción de plata-bismuto-yodo. Los granos se hicieron más grandes y más densamente embalados a medida que aumentaba la temperatura de recocido.Las películas recocidos a 150 grados Centígrados también tenían las propiedades de absorción más adecuadas para su uso en células solares. En general, la película de heptaiduro de dibismuth de plata recocido a 150 grados Celsius mostró propiedades energéticas adecuadas para el uso de células solares. Esta técnica allana el camino para que los investigadores de células solares de película delgada procesables por solución sigan desarrollando metodologías para semiconductores ternarios de plata-bmuth-yodo en aplicaciones tales como células solares de película delgada sin plomo y estables al aire.Al intentar este procedimiento, es posible que desee utilizar humedad controlada de menos del 20% para el recubrimiento de espín del sustrato con la solución precursora de plata-bismuto-yodo. Si gira la capa de la solución precursora en o por encima de 30% de humedad, verá amarillento debido a la altamente reactiva y foto Si no puede controlar la humedad en la capa de centrifugado, puede girar la capa de la solución precursora en una guantera llena de N. Sin embargo, tenga en cuenta que debe purgar completamente la guantera después de que haya terminado.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Hacia Biomimicking Madera: Fabricada en monobloque películas de nanocellulose, lignina, y una Policatión sintético

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

Investigación

Química

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Plantillas Atómicamente definidos para crecimiento epitaxial de óxido complejo Películas Delgadas

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

La fabricación de superficies de gran autoportante 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

Construcción y sistemática Estudios simétricas de una serie de clusters supramoleculares con Triphenylacetates amonio binarias o ternarias

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

Enfriamiento Puntúa Medidas Elipsometría Dependientes para determinar la dinámica de Thin Films vidriosos

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

La electroforesis capilar para supervisar Péptido injerto sobre quitosano películas en tiempo 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

Proceso de solución asistida por Vapor de baja presión para banda sintonizables hueco agujero de alfiler-libre Methylammonium plomo haluro perovskita películas

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

Deposición de Vapor reactivo de polímero conjugado películas sobre sustratos de arbitrarias

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

Síntesis química de película delgada de titanato de bario poroso y estabilización térmica de la fase ferroeléctrica por tensión inducida por la porosidad

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

Inyección de tinta impresión todos halogenuros inorgánicos perovskita tintas para aplicaciones fotovoltaicas

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