معالجة حل "الفضة-البزموت-اليود" الثلاثي الأغشية الرقيقة لامتصاص الخالي من الرصاص الضوئية

يمكن أن تساعدك هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية حول كيفية جعل الحلول القابلة للمعالجة الفضة-البزموت-اليود أشباه الموصلات الفرعية لخلايا شمسية رقيقة صديقة للبيئة واعتماد التطبيقات. والميزة الرئيسية لهذه التقنية هي تصنيع محلول الفضة-البزموت-اليود الذي يستخدم بعد ذلك كممتص فوتوئي خال من الرصاص في الخلايا الشمسية رقيقة مع بنية جهاز مجهري. هذه التقنية لها تطبيقات محتملة في إنتاج الخلايا الشمسية رقيقة رقيقة صديقة للبيئة لأن الفضة البزموث اليود أشباه الموصلات هي خالية من الرصاص، وامتصاصات الكهروضوئية الهواء مستقرة.

للبدء في إعداد حل السلائف لطبقات ثاني أكسيد التيتانيوم المدمجة، ضع 8 ملليلترات من الإيثانول اللامائية في قارورة زجاجية 20 ملليلتر وابدأ في تحريكها بقوة. إضافة 0.74 ملليلتر من ايزوبروكسيد التيتانيوم إلى التحريك الإيثانول قطرة. ثم نضيف بسرعة 0.06 ملليلتر من حمض الهيدروكلوريك المركز.

يُحرّك الخليط لمدة تتراوح بين 12 و24 ساعة في درجة حرارة الغرفة ليشكل محلول. المقبل, سونيكاتي بوصة واحدة عارية من قبل واحد بوصة FTO الركيزة لمدة 15 دقيقة كل في 2٪ مائي أوكوكسي نول-9, الأسيتون, والكحول الأيزوبروبيل. جفف الركيزة النظيفة في فرن عند 70 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة واتركها تبرد لدرجة حرارة الغرفة في الهواء.

ثم، إصلاح الركيزة على تشاك معطف تدور. تعبئة حقنة 1 ملليلتر أو 3 ملليلتر مع طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم المدمجة حل السلائف واربط 0.2 نانومتر حقنة مرشح. تصفية الحل في قارورة صغيرة.

تطبيق 200 ميكرولترات من محلول السلائف المصفاة على الركيزة لتغطية ذلك بشكل كامل. تدور معطف الركيزة في 3000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. الينال الفيلم في فرن في 500 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة.

ثم إيقاف الحرارة والسماح الركيزة تبرد في الهواء إلى درجة حرارة الغرفة، والتي عادة ما تستغرق حوالي ست ساعات. بعد ذلك، غمر الركيزة المغلفة في محلول 0.12 مُضَر مائي من رابع كلوريد التيتانيوم. نقع الركيزة في فرن درجة مئوية 70 لمدة 30 دقيقة.

شطف الركازة في المياه الأيونية تماما بعد ذلك لإزالة رباعي كلوريد التيتانيوم المتبقية. الينال الفيلم في 500 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة ومن ثم السماح لها لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة في الهواء. مرة واحدة باردة، وتخزين الركيزة المضغوطة التيتانيوم المغلفة بثاني أكسيد تحت غاز النيتروجين لاستخدامها في وقت لاحق.

للبدء في إعداد حل السلائف لطبقة ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية في 5 ملليلتر قارورة زجاجية ، اجمع 0.5 جرام من 50 نانومتر ثاني أكسيد التيتانيوم عجينة نانوية مع 1.75 غرام من الكحول ايزوبروبيل و 0.5 غرام من terpineol. يُضاف شريط التحريك إلى القارورة ويُحرّك حتى تذوب العجينة بالكامل. هذا عادة ما يستغرق حوالي ساعة واحدة.

بعد ذلك، قم بإصلاح الركيزة FTO المغلفة بثاني أكسيد التيتانيوم المدمج على معطف الدوران وتطبيق 200 ميكرولترات من محلول الجسيمات النانوية على سطح الركيزة. تدور معطف الركيزة في 5000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. الهاي الركازة المغلفة في فرن في 500 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة والسماح لها لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة.

ثم نقع الركيزة في محلول مائي 0.12 من رابع كلوريد التيتانيوم في 70 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. شطف جيدا الركيزة مع المياه الأيونية. الينال في 500 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة والسماح لها تبرد لدرجة حرارة الغرفة في الهواء.

تخزين الركيزة المغلفة مع طبقات ثاني أكسيد التيتانيوم المدمجة والميسوبروة تحت غاز النيتروجين لاستخدامها في وقت لاحق. للبدء في إعداد أفلام رقيقة من يودوبيسموثات الفضة، الفضية ديبسوث هيبتايوديد، في علبة قفازات مليئة بالنيتروجين في رطوبة منخفضة الجمع بين 0.3 غرام من يوديد البزموث-ثلاثة، 0.06 غرام من يوديد الفضة، و 3 ملليلتر من ن-بوتيلامين. بقوة دوامة الخليط حتى المواد الصلبة قد حل معظمها، ومن ثم حقنة تصفية حل السلائف من خلال مرشح 0.2 ميكرومتر بوليتيترافلورو إيثيلين.

بعد ذلك، قم بإصلاح الركيزة المطلوبة على مغطي الدوران وتطبيق 200 ميكرولترات من محلول السلائف المصفاة. تدور معطف الركيزة في 6000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. ضع الركيزة على صفيحة ساخنة وسخنيها إلى 150 درجة مئوية.

آنجل الفيلم في درجة الحرارة تلك لمدة 30 دقيقة ثم إزالته بسرعة من لوحة ساخنة لإرواء ذلك. في صندوق قفازات مملوء بالنيتروجين، اجمع 10 ملليغرام من P3HT و 1 ملليلتر من الكلوروبينزين. يحرك الخليط في 50 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة لإذابة تماما P3HT ومن ثم تصفية الخليط مع 0.2 ميكرومتر PTFE محاريبة فلتر.

بعد ذلك ، قم بإصلاح الركيزة FTO المغلفة بالهيدروبتيوديث الفضي dibismuth على ثاني أكسيد التيتانيوم المضغوط والميوبيروس على معطف الدوران. تطبيق 100 ميكرولترات من حل P3HT على الركيزة ونقصان معطف الركيزة في 4000 دورة في الدقيقة أو 30 ثانية. آنجل فيلم P3HT على لوحة ساخنة محمّاة إلى 130 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.

دع الركيزة تبرد لدرجة حرارة الغرفة في صندوق القفازات. وأخيراً، استخدم المبخر الحراري لإيداع 100 نانومتر من الذهب بمعدل 0.5 angstroms في الثانية على الركيزة لتشكيل أعلى اتصالات الذهب في الخلية الشمسية. الفضة البزموت اليود- وثنائي أفلام رقيقة، 1:2، 1:1، و 2:1 نسب المول من يوديد الفضة إلى البوديد البزموت-3 كانت ملفقة مع هذه الطريقة.

أظهر الفيلم 1:2 ذروة واحدة عند حوالي 42 درجة ، مما أثار هيكلًا مكعبًا. لوحظ تقسيم الذروة للأفلام 1:1 و 2:1، مما يدل على بنية سداسية. امتص الفيلم 1:2 أطوال موجية أطول من الفيلم 2:1 لم.

علاوة على ذلك، كان للفيلم 1:2 سطح أملس مع حبيبات كبيرة في حين لوحظت جزيئات من يوديد الفضة الزائدة على الفيلم 2:1. وهكذا تم اختيار الفيلم 1:2 لمزيد من الدراسة. ويشير حيود الأشعة السينية إلى أن درجة حرارة الطن التي تصل إلى 150 درجة مئوية مطلوبة لبلورة الفيلم 1:2 بالكامل في المرحلة المكعبة.

كان الفيلم مستقرا في الهواء لمدة 10 أيام على الأقل. اقترح التحليل الطيفي FTIR أن المتبقية ن بوتيلامين لا تزال معقدة ضعيفة إلى يوديد البزموث-3 وأوديد الفضة في درجات حرارة منخفضة التليد، وقمع تشكيل كتل البناء الفضة البزموث اليود. أصبحت الحبوب أكبر وأكثر كثافة معبأة مع زيادة درجة حرارة الوَرَد.

وكان للأفلام التي تم حنؤها عند 150 درجة مئوية أيضا خصائص امتصاص أنسب للاستخدام في الخلايا الشمسية. وعموما، أظهر فيلم الهبتهيد الفضي الريبسمث الهبتهيد المُتدل عند درجة حرارة 150 درجة مئوية خصائص حيوية مناسبة لاستخدام الخلايا الشمسية. تمهد هذه التقنية الطريق للباحثين في الخلايا الشمسية الرقيقة القابلة للمعالجة لحلها لزيادة تطوير منهجيات لأشباه الموصلات ذات اليود الفضي البزموث في تطبيقات مثل الخلايا الشمسية الرقيقة الخالية من الرصاص والمستقرة بالهواء.

أثناء محاولة هذا الإجراء، قد ترغب في استخدام الرطوبة الخاضعة للرقابة من أقل من 20٪ لتدور طلاء الركيزة مع محلول السلائف الفضة البزموت اليود. إذا كنت تدور معطف حل السلائف في أو فوق 30٪ الرطوبة، سترى صفراء بسبب رد الفعل للغاية والصورة إذا كنت لا تستطيع السيطرة على الرطوبة في اللفة المغطي، يمكنك تدور معطف حل السلائف في مربع القفازات N-مليئة. ومع ذلك، يرجى أن نضع في اعتبارنا أنه يجب تطهير تماما مربع القفازات بعد الانتهاء من ذلك.