Lösung verarbeitet "Silber-Wismut-Jod" ternäre Dünnschichten für bleifrei-Photovoltaik-Absorber

Diese Methode kann Ihnen helfen, wichtige Fragen zu beantworten, wie lösungsverarbeitbare Silber-Bismut-Jod-Ternal-Halbleiter für umweltfreundliche Dünnschicht-Solarzellen herzustellen und Anwendungen zu übernehmen. Der Hauptvorteil dieser Technik ist die Lösungsfertigung von Silber-Bismut-Jod, die dann als bleifreier Photovoltaik-Absorber in Dünnschicht-Solarzellen mit mikroskopischer Gerätearchitektur eingesetzt wird. Diese Technik hat mögliche Anwendungen bei der Herstellung umweltfreundlicher Dünnschicht-Solarzellen, da die Silber-Bismut-Jod-Ternary-Halbleiter bleifreie, luftstabile Photovoltaik-Absorber sind.

Um mit der Vorbereitung der Vorläuferlösung für kompakte Titandioxidschichten zu beginnen, 8 Milliliter wasserfreies Ethanol in eine 20-Milliliter-Glasflasche geben und kräftig rühren. 0,74 Milliliter Titanisopropoxid tropfenweise zum rührenden Ethanol geben. Und dann schnell 0,06 Milliliter konzentrierte Salzsäure hinzufügen.

Rühren Sie die Mischung für zwischen 12 und 24 Stunden bei Raumtemperatur, um die Vorläuferlösung zu bilden. Als nächstes beschallen Sie ein bloßes 1 Zoll mal einen Zoll FTO-Substrat für jeweils 15 Minuten in 2% wässrigem Octoxynol-9, Aceton und Isopropylalkohol. Das saubere Substrat in einem Ofen bei 70 Grad Celsius eine Stunde trocknen und in der Luft auf Raumtemperatur abkühlen lassen.

Dann fixieren Sie das Substrat auf einem Spin-Coater-Futter. Füllen Sie eine 1 Milliliter- oder 3-Milliliter-Spritze mit kompakter Titandioxid-Schicht-Vorläuferlösung und befestigen Sie einen 0,2 Nanometer Spritzenfilter. Filtern Sie die Lösung in eine kleine Durchstechflasche.

Tragen Sie 200 Mikroliter der gefilterten Vorläuferlösung auf das Substrat auf, um es vollständig abzudecken. Drehen Sie das Substrat 30 Sekunden lang bei 3000 U/min. Anneal den Film in einem Ofen bei 500 Grad Celsius für eine Stunde.

Dann schalten Sie die Hitze aus und lassen Sie das Substrat in luft auf Raumtemperatur abkühlen, was in der Regel etwa sechs Stunden dauert. Als nächstes tauchen Sie das beschichtete Substrat in eine wässrige 0,12-Molarenlösung aus Titantetrachlorid ein. Das Substrat in einem 70 Grad Celsius Ofen 30 Minuten einweichen.

Spülen Sie das Substrat anschließend in entionisiertem Wasser gründlich ab, um Rest-Titantetrachlorid zu entfernen. Den Film eine Stunde lang bei 500 Grad Celsius anketten und dann in der Luft auf Raumtemperatur abkühlen lassen. Nach der Kühlung das kompakte Titandioxid-beschichtete Substrat zur späteren Verwendung unter Stickstoffgas lagern.

Um mit der Vorbereitung der Vorläuferlösung für eine mesoporöse Titandioxid-Nanopartikelschicht in einer 5-Milliliter-Glasdurchstechflasche zu beginnen, kombinieren Sie 0,5 Gramm 50 Nanometer Titandioxid-Nanopartikelpaste mit 1,75 Gramm Isopropylalkohol und 0,5 Gramm Terpineol. Eine Rührstange in die Durchstechflasche geben und rühren, bis sich die Paste vollständig aufgelöst hat. Dies dauert in der Regel etwa eine Stunde.

Als nächstes fixieren Sie ein kompaktes Titandioxid-beschichtetes FTO-Substrat auf einem Spincoater und tragen 200 Mikroliter der Nanopartikellösung auf die Substratoberfläche auf. Drehen Sie das Substrat 30 Sekunden lang bei 5000 U/min. Das beschichtete Substrat in einem Ofen bei 500 Grad Celsius eine Stunde lang annealieren und auf Raumtemperatur abkühlen lassen.

Dann das Substrat in einer wässrigen 0,12 Molarenlösung aus Titantetrachlorid bei 70 Grad Celsius 30 Minuten einweichen. Spülen Sie das Substrat gründlich mit entionisiertem Wasser ab. Anneal es bei 500 Grad Celsius für eine Stunde und lassen Sie es auf Raumtemperatur in der Luft abkühlen.

Lagern Sie das mit kompakten und mesoporösen Titandioxidschichten beschichtete Substrat unter Stickstoffgas für den späteren Gebrauch. Um mit der Vorbereitung dünner Filme des Silberjodobismuthates, des Silberdibismuts Heptaiodid, in einem stickstoffgefüllten Handschuhkasten bei niedriger Luftfeuchtigkeit zu beginnen, kombinieren Sie 0,3 Gramm Bismut-drei Jod, 0,06 Gramm Silberjodid und 3 Milliliter n-Butylamin. Wirbeln Sie das Gemisch kräftig aus, bis sich die Feststoffe größtenteils gelöst haben, und filtern anschließend die Vorläuferlösung durch einen 0,2 Mikrometer Polytetrafluorethylenfilter.

Als nächstes fixieren Sie das gewünschte Substrat auf einem Spincoater und tragen Sie 200 Mikroliter der gefilterten Vorläuferlösung auf. Drehen Sie das Substrat 30 Sekunden lang bei 6000 U/min. Das Substrat auf eine Kochplatte legen und auf 150 Grad Celsius erhitzen.

Den Film bei dieser Temperatur 30 Minuten lang anspeisen und dann schnell von der Kochplatte entfernen, um ihn zu löschen. In einer stickstoffgefüllten Handschuhbox 10 Milligramm P3HT und 1 Milliliter Chlorbenzol kombinieren. Rühren Sie die Mischung bei 50 Grad Celsius für 30 Minuten, um die P3HT vollständig aufzulösen und dann filtern Sie die Mischung mit einem 0,2 Mikrometer PTFE Spritzenfilter.

Als nächstes fixieren Sie ein FTO-Substrat, das mit Silberdibismut-Hepatiodid ebeschichtet ist, auf kompaktem und mesoporösem Titandioxid auf einem Spincoater. 100 Mikroliter der P3HT-Lösung auf das Substrat auftragen und das Substrat bei 4000 U/min oder 30 Sekunden verdrehen. Anneal die P3HT-Folie auf einer heißen Platte auf 130 Grad Celsius für 10 Minuten vorgewärmt.

Lassen Sie das Substrat auf Raumtemperatur in der Handschuhbox abkühlen. Schließlich verwenden Sie einen thermischen Verdampfer, um 100 Nanometer Gold bei 0,5 Angstroms pro Sekunde auf dem Substrat zu deponieren, um die oberen Goldkontakte der Solarzelle zu bilden. Mit dieser Methode wurden Silber-Bismut-Jod-Tern-Dünnschichten, 1:2, 1:1 und 2:1 Molkenverhältnisse von Silberjodid zu Bismut-3-Iodid hergestellt.

Der 1:2-Film zeigte einen einzigen Gipfel bei etwa 42 Grad, was eine kubische Struktur indizierte. Bei den 1:1- und 2:1-Filmen wurde eine Spitzenspaltung beobachtet, die auf eine sechseckige Struktur hindeutet. Der 1:2-Film absorbierte längere Wellenlängen als der 2:1-Film.

Darüber hinaus hatte der 1:2-Film eine glatte Oberfläche mit großen Körnern, während Partikel von überschüssigem Silberjodid auf dem 2:1-Film beobachtet wurden. Der 1:2-Film wurde daher für eine weitere Untersuchung ausgewählt. Röntgenbeugung zeigte an, dass eine Glühtemperatur von 150 Grad Celsius erforderlich war, damit der 1:2-Film vollständig in der kubischen Phase kristallisiert.

Der Film war mindestens 10 Tage in der Luft stabil. FTIR-Spektroskopien legten nahe, dass das Rest-n-Butylamin bei niedrigeren Glühtemperaturen schwach auf Bismut-3-Jodid und Silberjodid aufgelegt blieb, wodurch die Bildung von Silber-Bismut-Jod-Bausteinen unterdrückt wurde. Die Körner wurden größer und dichter verpackt, als die Glühtemperatur stieg.

Filme, die bei 150 Grad Celsius geglüht wurden, hatten auch die am besten geeigneten Absorptionseigenschaften für den Einsatz in Solarzellen. Insgesamt zeigte der silberfarbene Dibismut-Heptaiodid-Film, der bei 150 Grad Celsius geglüht wurde, geeignete energetische Eigenschaften für den Einsatz von Solarzellen. Diese Technik ebnet Forschern von lösungsfähigen Dünnschicht-Solarzellen den Weg, Methoden für Silber-Bismut-Jod-Ternal-Halbleiter in Anwendungen wie bleifreien und luftstabilen Dünnschicht-Solarzellen weiterzuentwickeln.

Beim Versuch dieses Verfahrens können Sie eine kontrollierte Luftfeuchtigkeit von unter 20 % verwenden, um das Substrat mit der Silber-Bismut-Jod-Vorläuferlösung zu beschichten. Wenn Sie die Vorläuferlösung bei oder über 30 % Luftfeuchtigkeit drehen, sehen Sie gelblich wegen der hochreaktiven und Foto Wenn Sie die Feuchtigkeit im Spincoater nicht kontrollieren können, können Sie die Vorläuferlösung in einem N-gefüllten Handschuhkasten verschichten. Bitte beachten Sie jedoch, dass Sie den Handschuhkasten vollständig reinigen müssen, nachdem er fertig ist.