Name: inkjet printing all inorganic halide perovskite inks for photovoltaic applications
Uploaded: 2019-01-22T14:20:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications at JoVE.com

Dit werk werd gesteund door de National Science Foundation, via de Nebraska MRSEC (Grant DMR-1420645), CHE-1565692, en CHE-145533, alsmede de Nebraska Center voor energie-wetenschappelijk onderzoek.

Let op: Raadpleeg de lab veiligheidsinformatiebladen (MSDS) voordat u verdergaat. De chemicaliën die worden gebruikt in deze synthese protocollen hebben verbonden gevaren voor de gezondheid. Daarnaast hebben nanomaterialen extra risico's in vergelijking met hun tegenhanger van de bulk. Gebruik alle passende veiligheidspraktijken bij het uitvoeren van een reactie van de nanocrystal met inbegrip van het gebruik van een zuurkast of ' glovebox ' en de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, handschoenen, ...

<ol>
	<li>Weber, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CH3NH3PbX3,+ein+Pb(II)-System+mit+kubischer+Perowskitstruktur+/+CH3NH3PbX3,+a+Pb(II)-System+with+Cubic+Perovskite+Structure.">CH3NH3PbX3, ein Pb(II)-System mit kubischer Perowskitstruktur / CH3NH3PbX3, a Pb(II)-System with Cubic Perovskite Structure.</a> Zeitschrift f&#252;r Naturforschung B. 33, 1443-1445 (1978).</li><li>Weber, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=(+x+=+0-3+),+ein+Sn+(+II+)+-System+mit+kubischer+Perowskitstruktur.">( x = 0-3 ), ein Sn ( II ) -System mit kubischer Perowskitstruktur.</a> Zeitschrift f&#252;r Naturforschung B. 33, 862-865 (1978).</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 the American Chemical Society. 131, 6050-6051 (2009).</li><li>. National Renewable Energy Laboratory NREL Best Research-Cell Efficiencies Available from: <a target="_blank" href="https://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart.png">https://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart.png</a> (2018)</li><li>Chen, Z., Wang, J. J., Ren, Y., Yu, C., Shum, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Schottky+solar+cells+based+on+CsSnI+3+thin-films.">Schottky solar cells based on CsSnI 3 thin-films.</a> Applied Physics Letters. 101 (9), 93901 (2012).</li><li>Sanehira, E. 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=Enhanced+mobility+CsPbI+3+quantum+dot+arrays+for+record-efficiency,+high-voltage+photovoltaic+cells.">Enhanced mobility CsPbI 3 quantum dot arrays for record-efficiency, high-voltage photovoltaic cells.</a> Science Advances. 3 (10), 4204 (2017).</li><li>Jia, Y., Kerner, R. A., Grede, A. J., Rand, B. P., Giebink, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous-wave+lasing+in+an+organic-inorganic+lead+halide+perovskite+semiconductor.">Continuous-wave lasing in an organic-inorganic lead halide perovskite semiconductor.</a> Nature Photonics. 11 (12), 784-788 (2017).</li><li>Eaton, S. 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=Lasing+in+robust+cesium+lead+halide+perovskite+nanowires.">Lasing in robust cesium lead halide perovskite nanowires.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (8), 1993 (2016).</li><li>Yakunin, 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=Low-threshold+amplified+spontaneous+emission+and+lasing+from+colloidal+nanocrystals+of+caesium+lead+halide+perovskites.">Low-threshold amplified spontaneous emission and lasing from colloidal nanocrystals of caesium lead halide perovskites.</a> Nature Communications. 6, 1-8 (2015).</li><li>Fu, 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=Broad+Wavelength+Tunable+Robust+Lasing+from+Single-Crystal+Nanowires+of+Cesium+Lead+Halide+Perovskites+(CsPbX3,+X+=+Cl,+Br,+I).">Broad Wavelength Tunable Robust Lasing from Single-Crystal Nanowires of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX3, X = Cl, Br, I).</a> ACS Nano. 10 (8), 7963-7972 (2016).</li><li>Jeong, B., 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=All-Inorganic+CsPbI+3+Perovskite+Phase-Stabilized+by+Poly(ethylene+oxide)+for+Red-Light-Emitting+Diodes.">All-Inorganic CsPbI 3 Perovskite Phase-Stabilized by Poly(ethylene oxide) for Red-Light-Emitting Diodes.</a> Advanced Functional Materials. , 1706401 (2018).</li><li>Pan, 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=Bidentate+Ligand-Passivated+CsPbI3Perovskite+Nanocrystals+for+Stable+Near-Unity+Photoluminescence+Quantum+Yield+and+Efficient+Red+Light-Emitting+Diodes.">Bidentate Ligand-Passivated CsPbI3Perovskite Nanocrystals for Stable Near-Unity Photoluminescence Quantum Yield and Efficient Red Light-Emitting Diodes.</a> Journal of the American Chemical Society. 140 (2), 562-565 (2018).</li><li>Xiao, 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=Efficient+perovskite+light-emitting+diodes+featuring+nanometre-sized+crystallites.">Efficient perovskite light-emitting diodes featuring nanometre-sized crystallites.</a> Nature Photonics. 11 (2), 108-115 (2017).</li><li>Stoumpos, C. C., 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=Crystal+growth+of+the+perovskite+semiconductor+CsPbBr3:+A+new+material+for+high-energy+radiation+detection.">Crystal growth of the perovskite semiconductor CsPbBr3: A new material for high-energy radiation detection.</a> Crystal Growth and Design. 13 (7), 2722-2727 (2013).</li><li>Ilie, C. C., 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=Inkjet+printable-photoactive+all+inorganic+perovskite+films+with+long+effective+photocarrier+lifetimes.">Inkjet printable-photoactive all inorganic perovskite films with long effective photocarrier lifetimes.</a> Journal of Physics Condensed Matter. 30 (18), (2018).</li><li>Shoaib, 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=Directional+Growth+of+Ultralong+CsPbBr3Perovskite+Nanowires+for+High-Performance+Photodetectors.">Directional Growth of Ultralong CsPbBr3Perovskite Nanowires for High-Performance Photodetectors.</a> Journal of the American Chemical Society. 139 (44), 15592-15595 (2017).</li><li>Swarnkar, A., 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=Quantum+dot-induced+phase+stabilization+of+a-CsPbI3+perovskite+for+high-efficiency+photovoltaics.">Quantum dot-induced phase stabilization of a-CsPbI3 perovskite for high-efficiency photovoltaics.</a> Science. 354 (6308), 92-96 (2016).</li><li>Kumar, M. 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=Lead-free+halide+perovskite+solar+cells+with+high+photocurrents+realized+through+vacancy+modulation.">Lead-free halide perovskite solar cells with high photocurrents realized through vacancy modulation.</a> Advanced Materials. 26 (41), 7122-7127 (2014).</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 (7458), 316-319 (2013).</li><li>Dirin, D. N., Cherniukh, I., Yakunin, S., Shynkarenko, Y., Kovalenko, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solution-Grown+CsPbBr+3+Perovskite+Single+Crystals+for+Photon+Detection.">Solution-Grown CsPbBr 3 Perovskite Single Crystals for Photon Detection.</a> Chemistry of Materials. 28 (23), 8470-8474 (2016).</li><li>Zhou, 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=Vapor+Growth+and+Tunable+Lasing+of+Band+Gap+Engineered+Cesium+Lead+Halide+Perovskite+Micro/Nanorods+with+Triangular+Cross+Section.">Vapor Growth and Tunable Lasing of Band Gap Engineered Cesium Lead Halide Perovskite Micro/Nanorods with Triangular Cross Section.</a> ACS Nano. 11 (2), 1189-1195 (2017).</li><li>Teng, K. F., Vest, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+Ink+Jet+Technology+on+Photovoltaic+Metallization.">Application of Ink Jet Technology on Photovoltaic Metallization.</a> IEEE Electron Device Letters. 9 (11), 591-593 (1988).</li><li>Habas, S. E., Platt, H. a. S., van Hest, M. F. A. M., Ginley, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-Cost+Inorganic+Solar+Cells:+From+Ink+To+Printed+Device.">Low-Cost Inorganic Solar Cells: From Ink To Printed Device.</a> Chemical Reviews. 110 (11), 6571-6594 (2010).</li><li>Leenen, M. A. M., Arning, V., Thiem, H., Steiger, J., Anselmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printable+electronics:+Flexibility+for+the+future.">Printable electronics: Flexibility for the future.</a> Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science. 206 (4), 588-597 (2009).</li><li>Koolyk, M., Amgar, D., Aharon, S., Etgar, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+cesium+lead+halide+perovskite+nanoparticle+growth;+focusing+and+de-focusing+of+size+distribution.">Kinetics of cesium lead halide perovskite nanoparticle growth; focusing and de-focusing of size distribution.</a> Nanoscale. 8 (12), 6403-6409 (2016).</li><li>Palazon, F., Di Stasio, F., Lauciello, S., Krahne, R., Prato, M., Manna, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+CsPbBr+3+nanocrystals+upon+post-synthesis+annealing+under+an+inert+atmosphere.">Evolution of CsPbBr 3 nanocrystals upon post-synthesis annealing under an inert atmosphere.</a> Journal of Materials Chemistry C. 4 (39), 9179-9182 (2016).</li><li>Scherrer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bestimmung+der+Gr&#246;&#223;e+und+der+inneren+Struktur+von+Kolloidteilchen+mittels+R&#246;ntgenstrahlen.+Nachrichten+von+der+Gesellschaft+der+Wissenschaften+zu+G&#246;ttingen.">Bestimmung der Gr&#246;&#223;e und der inneren Struktur von Kolloidteilchen mittels R&#246;ntgenstrahlen. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu G&#246;ttingen.</a> Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu G&#246;ttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse. 2, 98-100 (1918).</li><li>Shekhirev, M., Goza, J., Teeter, J., Lipatov, A., Sinitiskii, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Cesium+Lead+Halide+Quantum+Dots.">Synthesis of Cesium Lead Halide Quantum Dots.</a> Journal of Chemical Education. 94 (8), 1150-1156 (2017).</li></ol>

Er zijn vele parameters die betrokken zijn bij het drukproces van inkjet die invloed hebben op het uiteindelijke gedrukte film. De behandeling van alle deze parameters valt buiten het bestek van dit protocol, maar als dit protocol is gericht op een oplossingsgerichte synthese en afzetting methode, het is aangewezen om een korte vergelijking met andere bekende oplossingsgerichte afzetting methoden: de spin-coating methode en de arts-blade-methode.
De spin-coating-methode is zeer snel, produceer...

Dieter Weber gesynthetiseerd de eerste hybride organisch-anorganische halogenide perovskites in 19781,2. Ongeveer 30 jaar later, in 2009, Akihiro Kojima en medewerkers gefabriceerd fotovoltaïsche apparaten met behulp van de dezelfde hybride organisch-anorganische halogenide perovskites gesynthetiseerd door Weber, namelijk, CH3NH3PbI3 en CH3NH3 PbBr3-3. Deze experimenten waren het begin van een daaropvolgende vloedgolf van onderzoek gericht op de fotovoltaïsche eigenschappen van hybride organisch-anorganische halogenide perovskites. Van 2009 tot 2018, het apparaat energie conversie-efficiëntie dramatisch steeg van 3,8%3 tot meer dan 23%4, hybride organisch-anorganische halogenide perovskites vergelijkbaar met Si gebaseerde zonnecellen maken. Als met de organisch-anorganische halogenide gebaseerde perovskites begonnen de anorganische halogenide gebaseerde perovskites tractie in de onderzoekgemeenschap rond 2012 wanneer de eerste fotovoltaïsche apparaat efficiëntie werd gemeten 0,9%5bereikt. Sinds 2012 hebben de alle anorganische halogenide gebaseerde perovskites een lange weg afgelegd met de efficiëntie van sommige apparaat gemeten worden meer dan 13% zoals in de 2017-studie door Sanehira et al. 6 de organische- en anorganische gebaseerde perovskites vinden toepassingen lasers7,8,9,10, licht emitterende diodes11, 12 , 13, energierijke straling detectie14,15,16van de detectie van de foto en natuurlijk fotovoltaïsche toepassingen5,15,17,18 . Bijna het laatste decennium, veel verschillende synthese technieken zijn voortgekomen uit wetenschappers en ingenieurs variërend van verwerkt oplossingsmethoden te vacuüm vapor deposition technieken19,20,21. De perovskites van de halogenide gesynthetiseerd met een oplossing-verwerkte methode zijn voordelig als ze kunnen gemakkelijk worden ingezet als inkt voor inkjet afdrukken van15.
In 1987 rapporteerde de eerste gebruik van inkjet afdrukken van zonnecellen werd gepresenteerd. Sindsdien, wetenschappers en ingenieurs hebben getracht manieren om af te drukken met succes alle anorganische zonnecellen met aantrekkelijke prestaties eigenschappen en lage uitvoering kost22. Er zijn vele voordelen aan inkjet afdrukken zonnecellen, in vergelijking met sommige van de gemeenschappelijke vacuüm gebaseerde fabricage methoden. Een belangrijk aspect van de afdrukmethode inkjet is dat oplossingsgerichte materialen zijn gebruikt als inkten. Dit opent de deur voor proeven van veel verschillende materialen, zoals anorganische perovskiet gebaseerde inkt, die kunnen worden gesynthetiseerd door facile natte chemische methoden. Met andere woorden, is inkjet afdrukken van zonnecel materialen een goedkope route naar snelle prototyping. Inkjetdruk heeft ook de voordelen van het kunnen grote afdrukgebieden op flexibele ondergronden en afdrukken door design bij lage temperaturen in atmosferische omstandigheden. Inkjetdruk is bovendien zeer geschikt voor massaproductie, waardoor realistische low-cost roll-to-roll uitvoering23,24.
In dit artikel bespreken we eerst de stappen betrokken bij de synthese van anorganische perovskiet quantum dot inkt voor inkjet afdrukken. Vervolgens beschrijven we de extra stappen voor het voorbereiden van inkten voor drukwerk en de feitelijke procedures voor inkjet afdrukken een photoactive film met behulp van een commercieel beschikbare inkjetprinter. Tot slot bespreken we de karakterisatie van de gedrukte films die nodig zijn om ervoor te zorgen dat de films zijn van goede chemische en crystal compositie voor Apparaatprestaties van hoge kwaliteit.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Oleic acid, 90%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>364525</td>
			<td>Technical grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oleylamine, 70%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>O7805</td>
			<td>Technical grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-octadecene, 90%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>O806</td>
			<td>Technical grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone, &#62;95%</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>67641</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cesium Carbonate, 99%</td>
			<td>Chem-Impex</td>
			<td>1955</td>
			<td>Assay</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexane, 98.5%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>178918</td>
			<td>Mixture of isomers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyclohexane, 99.9%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>110827</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lead(II) bromide, 98%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>211141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lead(II) iodide, 99%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>211168</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

inkjet printing all inorganic halide perovskite inks for photovoltaic applications

Een methode voor de synthese van de photoactive anorganische perovskiet quantum dot inkten en een inkjet printer afzetting methode, met behulp van de gesynthetiseerde inkten, worden gedemonstreerd. De synthese van de inkt is gebaseerd op een eenvoudige natte chemische reactie en het inkjet printing protocol is een facile stap voor stap methode. De inkjet afgedrukt dunne films gekenmerkt door röntgendiffractie, optische Absorptie spectroscopie, fotoluminescerende spectroscopie en elektronische vervoer metingen. Röntgendiffractie van de afgedrukte quantum dot films geeft een kristalstructuur die consistent zijn met een fase orthorhombisch kamertemperatuur met (001) oriëntatie. In combinatie met andere karakteriseringsmethoden tonen de röntgendiffractie metingen hoge kwaliteit films kunnen worden verkregen via welke afdrukmethode inkjet.

Kristalstructuur karakterisering
Karakterisering van de kristalstructuur is van vitaal belang met betrekking tot de synthese van de anorganische perovskites. Röntgendiffractie (XRD) werd uitgevoerd in lucht bij kamertemperatuur op een diffractometer met behulp van een 1,54 Å golflengte Cu-Kα lichtbron. Met behulp van de bovenstaande protocollen moet leiden tot een kamertemperatuur orthorhombisch kristalstructuur voor ...

Watch this Scientific Journal Video about Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications at JoVE.com

Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications

Een protocol voor de synthese van anorganische-lood-halogenide hybride perovskiet quantum dot inkt voor inkjet afdrukken en het protocol voor het voorbereiden en het afdrukken van de quantum dot inkten in een inkjetprinter met post karakterisering technieken worden gepresenteerd.

Inkjet printen van alle anorganische halogenide perovskiet inkten voor fotovoltaïsche toepassingen

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

De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn dat het zeer geschikt is voor grote gebiedsdepositie, rapid prototyping en print by design, wat een hoog potentieel voor roll-to-roll productie suggereert. Hoewel dit systeem inzicht kan geven in anorganische fotovoltaïsche stoffen, kan het ook worden toegepast op andere systemen zoals organische fotovoltaïsche of biofysica. Het aantonen van de chemische synthese procedure zal Mason McCormick, een undergraduate van de Sinitsky laboratorium.Een inprenting procedure zal worden aangetoond door Dylan Richmond van het Ilie laboratorium. Voeg voor de voorloper van het cesiumoleaat 0,203 gram cesiumcarbonaat toe van 10 milliliter octadeceen en 1,025 milliliter oliezuur aan een drie neck ronde bodemkolf met een magnetische roerstaaf van 2,54 centimeter. Plaats een thermometer in een van de nekken van de ronde bodemkolf via een rubberen septum.Plaats vervolgens een rubberen septum in een van de resterende nekken van de ronde bodemkolf en bevestig de derde hals aan de stikstofgaslijn via een Schlenk-lijn. Plaats het mengsel onder de stikstofatmosfeer. Verwarm het mengsel tot 150 graden celsius met constante roersnelheid van 399 millimeter per seconde totdat het cesiumcarbonaat volledig oplost.Na deze verlaging van de temperatuur tot 100 graden Celsius om neerslag en afbraak van het cesiumoleaat te voorkomen en blijven roeren met een roersnelheid van 399 millimeter per seconde. Ter voorbereiding van de oleylamine lood bromide precursor voeg 1,35 millimolen loodbromide 37,5 milliliter octadeceen 7,5 milliliter olaylamine en 3,75 milliliter oliezuur toe aan een drie nek ronde bodemkolf met een magnetische roerbalk. Plaats vervolgens een thermometer in een van de nekken van de ronde bodemkolf en verzegel met polymeerfolie.Plaats een rubberen septum in een van de resterende nekken van de ronde bodemkolf en bevestig de derde hals aan de stikstofgaslijn via een Schlenk-lijn. Plaats het mengsel onder de stikstofatmosfeer. Verwarm het mengsel tot 100 graden celsius met constante roersnelheid van 599 millimeter per seconde totdat de loodbromiide volledig is opgelost.Verwarm het mengsel nu tot 170 graden celsius met constant roeren en observeer de kleurverandering in donkergeel zodra de temperatuur 170 graden celsius bereikt. Blijf roeren bij 170 graden Celsius. Met behulp van een twee milliliter glazen spuit met een 10 centimeter lange 18-meter naald extract 1.375 milliliter cesium oleaat precursor uit de drie nek ronde bodemkolf.Injecteer deze voorloper snel in de drie nek ronde bodemkolf met de oleylamine loodbromide voorloper. Na vijf seconden wachten verwijder de drie nek ronde bodemkolf van het vuur en dompel het onder in een ijswaterbad. Scheid de oplossing in de drie nek ronde bodemkolf even in twee reageerbuizen.Voeg 25 milliliter aceton toe aan elk van de supernatant oplossingen. Scheid vervolgens de quantum dots met behulp van een centrifuge op 2431.65G gedurende vijf minuten bij kamertemperatuur. Los nu de gescheiden quantum dots op in 10 tot 25 milliliter cyclohexaan.Om ervoor te zorgen dat de inkten op de gewenste locatie een rechte lijn aan de rand van de schijf tekenen en doorgaan naar de cd-schijflade. Plaats het gewenste substraat over de inktafbeeldingen die op de schijf worden afgedrukt en bevestig het aan de schijf met behulp van een lijm zoals dubbelzijdige tape. Zorg er voor het vullen van de inktcartridges voor dat het oranje deksel correct op de bodem van de inktcartridge is geïnstalleerd om te voorkomen dat de inkt uitlekt.Met behulp van een pipet injecteren van de voorbereide quantum dot inkt in de bovenkant van de inktcartridge. Zodra de cartridge is gevuld tot de gewenste hoeveelheid inkt plug de top met het rubberen septum en verwijder voorzichtig de oranje deksel. Plaats vervolgens de inktcartridge in de printerkop en zorg ervoor dat de snaps op hun plaats worden geklikt.Steek vervolgens de resterende cartridges in voordat u doorgaat naar de volgende stap. Op dit punt accepteert de printer de schijflade en print perovskieten op het substraat. Na het afdrukken is volledig controleren of de inkten daadwerkelijk afgedrukt op het substraat als verstopping is een veel voorkomend probleem.Houd ten slotte een UV-lamp over het substraat om te controleren of de afdruk succesvol was en een lichtgevende film wordt waargenomen. Karakterisering van de gesynthetiseerde anorganische perovskieten is essentieel om de kristalstructuur te bevestigen. De X Ray defraction resultaten geven aan dat de kristallijne cesium lood bromide quantum dot inkten bereid met behulp van dit protocol handhaven van een orthorhombic kamertemperatuur perovskiet structuur na de inkt jet afdrukken proces.Het is algemeen bekend dat de optische eigenschappen van deze anorganische perovskiet quantum dots gevoelig zijn voor quantum dot grootte en stoichiometrie van de anorganische en halide atomen. Het fotoluminescentieprofiel voor cesiumlood bromide toont een piek rond 520 nanometer en het optische absorptieprofiel toont een excitonische piek rond 440 nanometer. Voor de geprinte films onder donkere en lichte omstandigheden, zoals hier te zien is, zijn stroomspannings- en capaciteitsspanningsmetingen uitgevoerd.Onder verlichting steeg de gemeten soort lineair en wijst erop dat de films fotoactief zijn. De films vertonen zeer lage capaciteit onder donkere omstandigheden wanneer er geen verlichting aanwezig is. Zoals hier te zien is.Onder lichtverlichting neemt de nul bias gemeten capaciteit toe en is een andere aanwijzing dat de films fotoactief zijn. Tijdens een poging tot deze procedure is het belangrijk om te onthouden om zowel de printer kop en pakkingen zo schoon mogelijk te houden. Dit zal uiteindelijk dicteren succesvol afdrukken.Na deze procedure kunnen andere methoden zoals sondemicroscopie en tijdsbeslistescentie worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals wat de oppervlaktebeëindiging en oppervlaktemorfologie is, en wat zijn de exciton recombinatiedynamiek. Na de ontwikkeling van deze techniek maakte de weg vrij voor onderzoekers op het gebied van chemie, natuurkunde en materiaalkunde om roll-to-roll ready, fotovoltaïsche systemen bestaande uit organische en anorganische halfgeleidermaterialen en de bijbehorende apparaatinterfaces te verkennen. Deze techniek bleek een geweldig educatief instrument als het werd geïntroduceerd in het bovenste niveau anorganische chemie laboratorium cursus aan de Universiteit van Nebraska-Lincoln om studenten kennis te laten maken met een verscheidenheid van belangrijke concepten, variërend van calyceale synthese en quantum grootte van invloed op fotovoltaïsche energie en hernieuwbare energie.Vergeet niet dat het werken met lood gebaseerde producten en oplosmiddelen zoals hexaan, cyclohexaan of aceton zeer gevaarlijk kan zijn en voorzorgsmaatregelen zoals het gebruik van de juiste beschermende kleding en een goede ventilatie moet altijd worden genomen bij het uitvoeren van deze procedure.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Voorbereiding van hydrofobe Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition van perfluoralkanen voor de verwijdering van ammoniak

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Mizoroki-Heck Cross-coupling Reactions Catalyzed by Dichloro{bis[1,1',1''-(phosphinetriyl)tripiperidine]}palladium Under Mild Reaction Conditions

Mizoroki-Heck Cross-coupling Reactions Catalyzed by Dichloro{bis[1,1',1''-phosphinetriyltripiperidine]}palladium Under Mild Reaction Conditions

Mizoroki-Heck De koppeling gekatalyseerd door Dichloro {bis [1,1 &#39;, 1&#39;&#39; - (phosphinetriyl) tripiperidine]} palladium onder milde Reactieomstandigheden

Dichloro-bis(aminophosphine) complexes of palladium with the general formula of [(P{(NC5H10)3-n(C6H11)n})2Pd(Cl)2] (where n = 0-2), belong to a new family ...

Diffuse Reflectance Infrared Spectroscopic Identification of Dispersant/Particle Bonding Mechanisms in Functional Inks

Diffuse reflectie infrarood spectroscopische Identificatie van Dispergeermiddel / Particle Bonding Mechanismen in Functional Inks

In additive manufacturing, or 3D printing, material is deposited drop by drop, to create micron to macroscale layers.  A typical inkjet ink is a colloidal ...

The Synthesis of [Sn10(Si(SiMe3)3)4]2- Using a Metastable Sn(I) Halide Solution Synthesized via a Co-condensation Technique

The Synthesis of [Sn10SiSiMe334]2- Using a Metastable SnI Halide Solution Synthesized via a Co-condensation Technique

De synthese van [Sn<sub&gt; 10</sub&gt; (Si (SiMe<sub&gt; 3</sub&gt;)<sub&gt; 3</sub&gt;)<sub&gt; 4</sub&gt;]<sup&gt; 2</sup<sup&gt; -</sup&gt; Met behulp van een Metastabiel Sn (I) Halide Solution bereid met een Co-condensatie Techniek

The number of well-characterized metalloid tin clusters, synthesized by applying the disproportionation of a metastable Sn(I) halide in the presence of a ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

Inzicht in de interacties van aminozuren en peptiden met anorganische materialen met behulp van enkel-molecuul Force Spectroscopie

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Low Pressure Vapor-assisted Solution Process for Tunable Band Gap Pinhole-free Methylammonium Lead Halide Perovskite Films

Lagedruk Vapor-bijgewoonde oplossingsproces voor afstembare Band Gap Pinhole-vrije Methylammonium lood halogenide perovskiet Films

Organo-lead halide perovskites have recently attracted great interest for potential applications in thin-film photovoltaics and optoelectronics. Herein, ...

Simple Methods for the Preparation of Non-noble Metal Bulk-electrodes for Electrocatalytic Applications

Eenvoudige methoden voor de bereiding van niet-edele metalen bulk-elektroden voor elektrokatalytische toepassingen

The rock material pentlandite with the composition Fe4.5Ni4.5S8 was synthesized via high temperature synthesis from the elements. The structure and ...

Stereolithographic 3D Printing with Renewable Acrylates

Stereolithographic 3D printen met hernieuwbare acrylaten

The accessibility of cost-competitive renewable materials and their application in additive manufacturing is essential for an efficient biobased economy. ...

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

Oplossing-verwerkte "Zilver-bismut-Iodine" ternaire dunne lagen voor fotovoltaïsche loodvrij absorptieflessen

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

Reactive Inkjet Printing and Propulsion Analysis of Silk-based Self-propelled Micro-stirrers

Reactieve Inkjet Printing en voortstuwings analyse van zijde-gebaseerde zelfrijdende micro-roeren

In this study, a protocol for using reactive inkjet printing to fabricate enzymatically propelled silk swimmers with well-defined shapes is reported. The ...