Waiting
Procesando inicio de sesión ...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

המצאה של התקנים פוטו ננו אורגניים לגמרי פתרון מעובד

Published: July 8, 2016 doi: 10.3791/54154
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 4, 4
1Department of Chemistry and Biochemistry, St. Mary's College of Maryland, 2Department of Chemistry, U.S. Naval Academy, 3NSWC Indian Head EOD Technology Division, 4Electronics and Devices Division, Naval Research Laboratory

Summary

פרוטוקול זה מתאר את בתצהיר סינתזת פתרון של שכבת nanocrystals אורגנית אחר שכבה לייצר אלקטרוניקת סרט דקה על משטחים שאינם מוליכים. דיו מרכך מיוצב יכול לייצר התקנים פוטו מלאים על מצעי זכוכית באמצעות ציפוי ספין ומרסס בעקבות הדיאלוג ליגנד sintering שלאחר בתצהיר.

Abstract

אנו להדגים שיטה להכנת תאים סולריים אורגניים מעובדים במלואם פתרון מ ספין ולרסס בתצהיר ציפוי של דיו ננו. עבור שכבת בולם photoactive, CdTe קולואידים ו nanocrystals CdSe (3-5 ננומטר) מסונתזים באמצעות טכניקת הזרקה חמה אינרטי וניקה עם משקעים להסיר ריאגנטים המוצא עודפים. באופן דומה, nanocrystals זהב (3-5 ננומטר) מסונתז בתנאי סביבה ופזר בממסים אורגניים. בנוסף, פתרונות מבשרים על תחמוצת אינדיום בדיל מוליכים שקופים (איטו) סרטים ערוכים מפתרונות של מלחים אינדיום ובדיל זיווג עם מחמצן תגובתי. שכבה אחר שכבה, פתרונות אלה מופקדים על מצע זכוכית הבא חישול (200-400 מעלות צלזיוס) כדי לבנות את התא הסולארי ננו (זכוכית / איטו / CdSe / CdTe / Au). החילופי ליגנד טרום חישול נדרש עבור nanocrystals CdSe ו CdTe שבו סרטים טבולים NH 4 Cl: מתנול להחליף Liga יליד-שרשרת ארוכהnds עם אורגניים Cl קטן - אניונים. 4 NH Cl (ים) נמצא לפעול כזרז תגובת sintering (כחלופה רעילה לטיפול הקונבנציונלי CdCl 2 (s)) שיוביל לצמיחת תבואה (136 ± 39 ננומטר) במהלך חימום. העובי והחספוס של הסרטים המוכנים מאופיינים עם SEM ו profilometry האופטי. FTIR משמש כדי לקבוע את מידת חילופי ליגנד לפני sintering, ו XRD משמש כדי לאמת את crystallinity והפאזה של כל חומר. UV / Vis ספקטרה להראות גבוה הילוכים האור הנראה דרך שכבת איטו ומעבר אדום ספיגת של nanocrystals chalcogenide קדמיום לאחר חישול תרמית. עקומות נוכחית במתח של התקנים הושלמו נמדדות תחת תאורה אחד שמש מדומה. הבדלים קטנים בטכניקות בתצהיר ריאגנטים המועסקים במהלך חילופי ליגנד הוכחו להם השפעה מרחיקת לכת על מאפייני ההתקן. כאן אנו בוחנים את ההשפעות של חםקאל (סוכני sintering וחילופי ליגנד) וטיפולים פיזיים (ריכוז פתרון, בלחץ ספריי, זמן חישול חישול בטמפרטורה) על ביצועי המכשיר פוטו.

Introduction

בשל מאפייני המתעוררים הייחודיים שלהם, דיו ננו אורגני מצא יישומים במגוון רחב של מכשירים אלקטרוניים כולל photovoltaics, 1 -. 6 דיודות פולט אור, 7, 8 קבלים 9 וטרנזיסטורים 10 זאת בשל השילוב של אלקטרונית מעולה תכונות אופטיות של חומרים אורגניים תאימות הפתרון שלהם על הננומטרי. חומרים אורגניים גורפים הם בדרך כלל לא מסיסים ולכן מוגבלים בטמפרטורה גבוהה, תצהירי ואקום בלחץ נמוכים. עם זאת, כאשר נערך על ננו עם פגז ליגנד אורגני, ניתן לפזר חומרים אלה בממסים אורגניים והפקידו מפתרון (drop-, דולה, spin-, spray- ציפוי). והחופש הזה משטחים גדולים ובלתי סדירים מעיילים עם מכשירים אלקטרוניים מפחית את העלות של הטכנולוגיות הללו תוך הרחבת יישומי נישה אפשריות. 6, 11 p>, 12

פתרון עיבוד של קדמיום (II) טלוריד (CdTe), קדמיום (II) selenide (CdSe), קדמיום (II) גופרי (CDS) ותחמוצת אבץ (ZnO) שכבות פעילות מוליכים למחצה אורגניים הוביל התקני פוטו לכת יעילות (ƞ) עבור מתכת-CdTe צומת שוטקי CdTe / אל (ƞ = 5.15%) 13, 14 ו heterojunction תקליטורים / CdTe (ƞ = 5.73%), 15 CdSe / CdTe (ƞ = 3.02%), 16, 17 ZnO / CdTe (ƞ = 7.1 %, 12%). 18, 19 בניגוד בתצהיר ואקום של מכשירי CdTe בתפזורת, סרטים ננו אלה חייבים לעבור בתצהיר בעקבות דיאלוג ליגנד להסיר יליד בידוד הליגנדים אורגני ארוכת שרשרת אוסרות העברת אלקטרונים יעילה דרך הסרט. בנוסף, sintering CD-(S, Se, טה) חייב להתרחש במהלך החימום בנוכחות זרז מלח מתאים. לאחרונה, זה היה found כי אמוניום כלוריד רעיל (NH 4 Cl) יכול לשמש למטרה זו כתחליף כלוריד קדמיום נפוץ (II) (CdCl 2) 20 על ידי טבילת סרט ננו שהופקד NH 4 Cl:. פתרונות מתנול, תגובת החליפין ליגנד מתרחשת בו זמנית עם חשיפת זרז sintering חום מופעל NH 4 Cl. הסרטים הללו המוכנות מחוממים שכבה אחר שכבה לבנות לעובי הרצוי של שכבות פוטו-פעיל. 21

ההתפתחויות אחרונות בסרטים מוליכים שקופים (nanowires מתכת, גרפן, צינורות פחמן, תחמוצת אינדיום בדיל מעובד בעירה) ודיו ננו מוליך המתכת הובילו הייצור של אלקטרוניקה גמישה או מעוקלת הבנויה על משטחים שאינם מוליכים שרירותיים. 22, 23 במצגת זו , אנחנו מדגימים הכנה כל פתרון דיו מבשר כולל השכבות הפעילות (nanocrystals CdTe ו CdSe), את transpaלשכור ניצוח אלקטרודה תחמוצת (כלומר, תחמוצת בדיל המסומם אינדיום, איטו) ומגע המתכת האחורי לבנות תאים סולריים אורגניים הושלמו לחלוטין מתהליך פתרון. 24 כאן, אנו מדגישים את ארכיטקטורות דפוסי תרסיס התהליך ושכבת ההתקן שאינו מוליך זכוכית. פרוטוקול וידאו מפורט זה נועד לעזור לחוקרים מי הם בעיצוב תאים סולריים מעובד פתרון בניין; עם זאת, באותו הטכניקות המתוארות כאן החלות על מגוון רחב של מכשירים אלקטרוניים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הערה: אנא להתייעץ כל גיליונות נתוני בטיחות חומרים רלוונטיים (MSDS) לפני השימוש. רבים מן מבשר פתרונות ומוצרים מסוכנים או מסרטנים. שיקולים מיוחדים צריכים להיות מופנים אל ננו בשל חששות בטיחות ייחודיים שעולים לעומת עמיתיהם נפחם. ציוד מגן נכון צריך להיות משוחק (משקפי בטיחות, מגן פנים, כפפות, מעבדה מעיילת, מכנסיים ארוכים ונעליים סגורות אצבעות) בכל העת במהלך הליך זה.

1. סינתזה של דיו ננו המבשר

  1. CdSe ו CdTe דיו 18, 25
    1. במאמר תא הכפפות אווירה אינרטי, לשלב 0.24 גרם (0.0019 mol) טלור (Te) עבור CdTe (או 0.1527 גרם (0.0019 mol) סלניום (Se) עבור CdSe) אבקת עם 4.39 גרם (0.012 mol) trioctylphosphine (TOP) לתוך 5 בקבוק תחתי עגול מיליליטר (RBF).
    2. חותם הבקבוק הזה עם מחצה גומי ומסירי תא הכפפות עבור sonication (40 קילוהרץ) בבית (C 60 °) מחומםבאמבט מים עד שכל טה המוצק או Se נמס (כ -20 דקות). מניחים בצד 5 מ"ל של 1-octadecene (1-אודה).
    3. בנפרד, בתוך נקי ויבש 3-צוואר 250 מ"ל RBF עם בר ומערבבים מגנטי, לשלב 0.48 גרם (0.0037 mol) קדמיום (II) תחמוצת (CDO) אבקת עם 4.29 גרם (0.015 mol) אולאית חומצה (OA) ו -76 מ"ל של 1-octadecene. בדוק זכוכית עבור פגמים לפני השימוש, ולהרכיב את כל מפרקי זכוכית ל-זכוכית עם גריז ואקום בטמפרטורה גבוהה.
    4. חבר משאבת ואקום גז אינרטי (ארגון, Ar או חנקן, N 2) מקור על זרימה נמוכה אל הבקבוק דרך זכוכית קו Schlenk עוזב צוואר אחד לפחות של בני חורין RBF להזריק מבשר TOP-chalcogenide. הכנס בדיקת טמפרטורה ישירות לתוך התמיסה מאחד הצוואר והאוטם.
    5. גדר לעורר בטמפרטורה המהירה ולהגדיר הגבוה ביותר ל -110 ° C תחת ואקום במשך 30 דקות.
      הערה: חריגה 250 ° C עלול לבזות את מרכיב חומצה אולאית שמציינים שינוי צבע בין חסר צבעצהוב.
    6. עבור ממצב ואקום גז אינרטי לבנות לחץ חיובי קל בבקבוק. התאם את זרימת הגז בלחץ נמוך (psi 1 ~). בועות יש להרכיב בתדר של 1-5 הרץ ב bubbler שמן.
      1. בנפרד להכין הארכת צוואר זכוכית ועליו מחץ גומי. צרף מחט מזרק צינורות בקו Schlenk.
      2. פירס את מחט המזרק לתוך מחץ לאפשר לחץ לשחרר. זכור לשימון המפרק בקלילות עם גריז ואקום.
      3. בשלב זה, במהירות להסיר את פקק הזכוכית העליון מבקבוק התגובה ולהחליף אותו עם סיומת זכוכית. גז אינרטי עודף יזרום דרך הבקבוק, וזה יסומן עם בועות העולות מתוך bubbler השמן.
    7. סגור את מקור גז אינרטי המקורי ולפתוח את הפורקן השני לאפשר זרם מבוקר איטי של גז אינרטי לתוך החלק העליון של הבקבוק במהלך שאר הסינתזה.
    8. העלו את הטמפרטורה של הפתרון 260 מעלות צלזיוס במשך CdTe (250 מעלות צלזיוס במשך CdSe) ולחכות עד הפתרון הופך מתוך חום קל חסר צבע ושקוף לחלוטין.
    9. ברגע שטמפרטורת התגובה הרצויה הושגה, להכין מזרק להזרקה על ידי לחילוץ המבשר TOP-chalcogenide ואת 5 מיליליטר 1-אודה הנוסף.
    10. בצעד אחד, להסיר את המעטפת חימום תוך המשך מערבבים במהירות להזריק את התערובת TOP-chalcogenide / 1-אודה.
    11. אפשר פתרון להתקרר RT (~ 30 דקות) ולעקוב אחר שינויים בצבע כצורת זרעי חלקיק מוגבל קוונטים ולגדול לתוך nanocrystals גדול. CdSe הוא צבע אדום עמוק CdTe הוא חום כהה.
    12. ישירות אל הבקבוק, להוסיף 25 מ"ל heptane ו -100 מ"ל אתנול כדי לזרז את המוצר. העברת 40 aliquots מ"ל לצינור 50 מ"ל צנטריפוגות ולהוסיף 5 מ"ל טולואן 5 מ"ל אתנול להשלים משקעים.
    13. צנטריפוגה המוצר ב 1,722 XG במשך 2 דקות או עד supernatant הוא שקוף. למזוג supernatant ולשלב p מוצקroduct לתוך RBF 5 מ"ל על ידי הוספת 0.5 מ"ל טולואן 5 מ"ל מזוקקים פירידין לפזר את בננו קריסטלים. זהירות: ניהול כל הניסויים פירידין מתחת למכסה המנוע קטר.
    14. שטוף את RBF עם גז אינרטי ואז לאטום עם מחצה גומי. צרף מעטפת חימום ומביא 85 ° C. להקל על כל לחץ באמצעות מחט מוכנס בקצרה לתוך מחצה הגומי. המשך חימום ו בחישה בעדינות במשך 18 שעות.
    15. בעקבות חילופי פירידין, לשלב המוצר CdTe או CdSe ו -40 מ"ל hexanes צנטריפוגות ב 1,722 XG במשך 2 דקות או עד supernatant הוא חסר צבע. למזוג supernatant ולהוסיף 5 מ"ל פירידין מזוקקים 5 מ"ל 1-פרופנול. בקבוק לשטוף עם גז אינרטי sonicate (40 קילוהרץ) את התערובת למשך 30 דקות. איסוף supernatant וזורקים כל מוצר מוצק.
    16. סנן את הדיו דרך פילטר מזרק 1 מיקרומטר polytetrafluoroethylene (PTFE) כדי להסיר חלקיקים גדולים או מצטברים. למדוד את ריכוז של דיו על ידי ייבוש ומשקלו 1 מ"ל. ריכוזים אופייניים arדואר 40 מ"ג מ"ל -1 עבור CdTe ו -16 מ"ג מ"ל -1 עבור CdSe.
    17. לדלל דיו עם פירידין / 1-propanol לפי הצורך. דיו חנות תחת גז אינרטי בעוד הוא אינו בשימוש.
  2. Au דיו 26
    1. בבקבוק 500 מ"ל Erlenmeyer תוך ערבוב, לשלב 1.518 גרם (0.00385 mol) של זהב הידראט כלוריד (III), 4 HAuCl. 3H 2 O ו 126 מ"ל H 2 O לייצר פתרון צהוב.
    2. הוספת פתרון מראש מעורבת של 9.52 גרם (0.0174 mol) ברומיד tetraoctylammonium ב 334 מ"ל טולואן.
    3. לאחר מכן להוסיף ליגנד, 0.452 גרם hexanethiol (0.00382 mol) ב 2 מ"ל טולואן.
    4. לבסוף, בנפרד לשלב 1.58 גרם (0.0418 mol) borohydride נתרן (NaBH 4) עם 105 מ"ל H 2 O ומיד להוסיף מבעבע זה צמצום פתרון ירידה מבחינת אל הבקבוק התגובה.
    5. לאחר ערבוב ב RT באוויר במשך 3 שעות, להפריד את השלב האורגני עם משפך separatory.
    6. השתמש מאייד סיבובי כדי להפחיתנפח עד 20 מ"ל ולשטוף דיו זה עם 50 hexanes מ"ל מ"ל מתנול 200. המשקע מוצק עם צנטריפוגה ב 1,722 XG למשך 2 דקות למזוג supernatant חסר צבע.
    7. ייבש את המוצק באוויר מחדש לפזר כלורופורם עם ריכוז של 70 מיליליטר מ"ג -1.
  3. איטו דיו 23
    1. מערבבים מלחים מוצקים של אינדיום (III) מימה חנקתי (ב (NO 3) 3. 2.85H 2 O, 2.93 גרם, 0.00974 mol) ופח (II) dihydrate כלוריד, (2 SnCl. 2H 2 O, 0.357 גרם, 0.00158 mol ) עם 2-methoxyethanol 10 מ"ל לתוך צינור צנטריפוגות פוליפרופילן 50 מ"ל.
    2. כדי זה, להוסיף 167 μl של 14.5 M אמוניום הידרוקסיד (NH 4 OH, 0.0024 mol) כמייצב pH ו 0.83 גרם (0.0104 mol) אמוניום חנקתי (NH 4 NO 3) כמחמצן.
    3. Sonicate ב 40 קילוהרץ במשך 20 דקות עם חימום (60 מעלות צלזיוס) או עד שינויים מהדיו לבן אביך אל חסר צבע טראןsparent.

2. איטו דפוסים

  1. חותכים ולנקות (25 מ"מ x 25 מ"מ x 1.1 מ"מ) שקופיות זכוכית על ידי sonicating באתנול ואצטון.
  2. משרי מצע זכוכית ב מרוכז (> 5 M) סודיום הידרוקסיד מימי (NaOH) 1 דקות בקצרה לשטוף עם מים.
  3. מניחים את מצע זכוכית על coater ספין ולמלא שקופיות עם דיו איטו. ספין ב 3,228 XG במשך 20 שניות.
  4. מיד למקום המצע על סט פלטה חשמלית ל -400 מעלות צלזיוס, חום במשך 10 דקות. מגניב לאט ב RT על צלחת קרמיקה.
  5. חזור על תהליך זה (2.3 - 2.4) עד התנגדות הגיליון מתחת 1,000 אוהם לכל מ"ר (כ -10 שכבות). להיות קרוב ככל האפשר התנגדות גיליון עם מודד או מידה עם בדיקה של ארבע נקודות על ידי הנחת סרט איטו / זכוכית על משטח יציב והלחיצה מטה החלליות מודדות כ בנפרד 0.5 סנטימטר כדי להקליט את ההתנגדות. אם בדיקת ארבע נקודות זמינה, לדכא את טיפי בדיקה על הסרט כדי להקליט את r הגיליוןesistance הבא שיטות הוקמו. 27
  6. לבסוף, מטבל בקצרה (~ 2 שניות) את הסרט Regia אקווה לדלל ולשטוף עם מים מזוקקים ואחריו ייבוש כדי להפחית את ההתנגדות מתחת ל -500 אוהם לכל מ"ר.
  7. לבנות דפוס המכשיר על ידי חיתוך רצועות של סרט (כלומר, קלטת פוליאמיד עבור טיפולים חומים או קלטת צלופן תחריט חומצה) והקפדה אותם לאורך הרשת תוכנן מראש. לדוגמה, רצועות בניצב ברוחב של 0.10 ס"מ יפיק 0.10 ס"מ 2 אזורים המכשיר.
    1. רשתות עיצוב עם תוכנת עריכת מסמך, להדפיס על נייר עמדה לפי המצע לפעול כמדריך הרכבת הקלטת לשקופית הזכוכית השקופה.
      הערה: בהתאם ליישום ואת המאפיינים של הדיו, רשתות אלה יכולים לשמש כדי לייצר מכשירים עם חופפים עליונים ואלקטרודות תחתון בצורת ריבוע, מלבן או כל צורה עם פינה למדידה. לדוגמה, על ידי לסירוגין שני פסים מקבילים של איטו כיהם 0.10 סנטימטרי רוחב, ואחריו כל על ידי הפקדת השכבות הפעילות (CdSe ו CdTe), שכבת הזהב ניתן להפקיד באמצעות אותו הדפוס לסובב רק ב -90 מעלות כדי ליצור שני 0.10 סנטימטר 2 מכשירים.
  8. משרים את הסרט זכוכית / איטו עם רצועות קלטת דבקה ב Regia אקווה לדלל ב 60 מעלות צלזיוס עד איטו החשוף מתמוססת, משאיר מאחוריו מצע זכוכית חשוף.
  9. הסר את הסרט ולשטוף סרט עם אצטון אתנול כדי להסיר שאריות מן דבק הקלטת.
  10. מניחים טיפות קטנות של אפוקסי כסף על איטו הרצועות על קצה אחד של מצע זכוכית. בחום הזה על פלטה חמה ב 150 ° צלזיוס למשך 2 דקות, ואחריו קירור RT. אלה ישמשו כנקודות קשר למדידת המכשיר משום שקשה להסיר את שכבות CdTe / CdSe פעיל לאחר חישול.

עיבוד פתרון 3. CdSe, סרטי CdTe ו- Au

  1. ספין ציפוי 28
    1. מניחים איטו-גלאס בדוגמתהמצע של על coater ספין ולמלא את המשטח העליון של nanocrystals CdSe ציפוי טיפה.
    2. ספין ב 610 XG למשך 30 שניות ואחריו ייבוש על פלטה חמה ב 150 ° צלזיוס למשך 2 דקות. מצננים 25 ° C.
    3. טובלים את הסרט בתוך NH 4 Cl: מתנול (רווי 25 מעלות צלזיוס) סט פתרון ל -60 מעלות צלזיוס. חזק למשך 15 שניות ואז לטבול סרט לתוך מכל נפרד של isopropanol.
    4. ניקוי תחת גז אינרטי ולאחר מכן חום על פלטה חמה על 380 ° C במשך 25 שניות. מצנני RT ולשטוף עודף מלח עם מים מזוקקים לפני הייבוש תחת גז אינרטי.
    5. חזור על תהליך זה (3.1.1 - 3.1.4) עד לעובי הרצוי הוא הגיע. בדרך כלל, 3 שכבות של CdSe להפיק סרט 60 ננומטר ו -6 שכבות של CdTe מייצרים סרט 400 ננומטר CdTe.
  2. ספריי 12 ציפוי, 29
    1. הר המצע-זכוכית איטו אנכית עם קלטת או קליפים על גבי גיבוי מלא שטוח.
    2. דילאוטה הדיו CdTe ו CdSe עד 4 מ"ל מ"ג - 1 עם כלורופורם לטעון את airbrush Fed-כבידה (מצויד מחט 0.5 מ"מ) עם 0.25 מ"ל של דיו.
    3. התאם את לחץ הגז המוביל בין 10 ל -40 psi. השתמש בלחצים גבוהים יותר לסרטים חלקים רזים.
    4. לדכא דיו ננו זרבובית תרסיס ליד המצע ואחריו ריסוס אחיד על פני המצע באמצעות תנועה בניצב מהירה מצד אל צד שבו זרבובית מברשת האוויר נשמר כ 60 מ"מ מן המצע. נקו את airbrush על ידי ריסוס ~ 1 מ"ל כלורופורם טהור מן המכשיר.
    5. סר מצע מן-ההר ולטפל CdTe שהופקד או סרט ננו CdSe עם אותו הנוהל כמו לציפוי ספין (3.1.5) עד לעובי הרצוי מושג.
    6. כמו כן, לרסס את סרט ננו מגע מתכת בחזרה אל השכבות הפעילות על מנת להשלים את המכשיר. באמצעות ההליך אותו מועסק על אלקטרודות איטו, דפוס 0.01 ס"מ לרצועות עבות באמצעותקלטת נמוכה דבק השכבה הפעילה בניצב רצועות איטו.
    7. טען את airbrush עם 2 מ"ל של דיו ננו זהב (Au) (70 מ"ל מ"ג -1) המפוזרים כלורופורם.
    8. אחרי סרט אטום כהה מופקד, לרדת המצע ובזהירות להסיר את הסרט לפני החימום על פלטה חמה ב 250 מעלות צלזיוס למשך 20 שניות. צבע הזהב יופיע והמכשיר יכול להיות מקורר RT ונבדק.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

דפוסי עקיפת רנטגן זווית קטנה משמשים כדי לאמת את crystallinity ושלב של סרט ננו annealed (איור 1 א). אם הגדלים הגביש הם מתחת ל -100 ננומטר, בקוטר קריסטל שלהם ניתנת לאמידה עם המשוואה Scherrer (Eq. 1) ומאומת עם מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM),
משוואה 1
כאשר D הוא בקוטר הגביש הממוצע, K הוא הגורם צורת הממדים עבור החומר, β הוא המקסימום חצי רוחב שיא רנטגן השתברות (XRD) בבית θ הזווית בראג.

מיקרוסקופ אלקטרוני סורק (SEM) משמש כדי לפקח על היקף הצמיחה תבואה הסרטים annealed (תרשים 2B, C ו- איור 3 ג-ו). לאחר הפקדת שכבה יחידה של CdTe או CdSe וחימום בנוכחות NH 4 Cl, גודל גרגר יכול להיות מותאם על ידי התאמת הטמפרטורה הדורהtion של חימום, כמו גם את ריכוז הדיו, לרסס לחץ / משך או מהירות סחיטה. בדרך כלל, גרגרים גדולים יותר מציינים מכשירים עם זרמים לקצר גבוהים. 12 עבור תמונות פרופיל, בצד כוס המכשיר יכול להיות שגמר עם סופר יהלום וסדוק לייצר קצה ישר רכוב על SEM האנכית (איור 1B).

UV / Vis ספקטרוסקופיה משמש להעריך גודל ננו מבוסס על מתאם שיא ספיג עם אפקטים של כליאה הקוונטית (איור 1 ג-ד). גודל קריסטל יכול להיות מכוון על ידי שינוי הריכוז של מבשרים, טמפרטורת התגובה ומשך את הסינתזה דיו.

Profilometry אופטי המשמש למדידת עובי הסרט וחספוס. זה יכול להתנהל על שכבה אחת של כל חומר ו בהתקנים הושלמו (איור 3G-J).

Fourier Transform Infrared (F TIR) ספקטרה נלקחת כדי לפקח על המידה החילופית ליגנד במהלך NH 4 Cl:. טיפול מתנול כפי שהיא נמדדת על ידי היעלמותו של אלקיל C-H מתיחת להקות 2,924 ו 2,852 -1 סנטימטר (איור 2 א) 20

נוכחי מתח (IV) מאפיינים ניתן להשיג בחושך תחת תאורה אחד שמש מדומה מתוך סימולטור שמש מכויל (איור 2 ד, ה). הצמדת טיפי הבדיקה כדי האנודה (Au) ואת הקתודה (איטו) חברת פוטונים ניתן למדוד עם מד דיגיטלי מודד / מקור. על ידי סריקת משלילי פוטנציאל חיובי (Ex. -1.5 V כדי 1.5 V), עקומת IV מיוצר ומספק נתונים כגון מתח המעגל הפתוח (OC V) ב 0.0 אמפר, זרם קצר (SC I) ב 0.0 וולט, הגורם מילוי (FF, Eq. 2) ואת היעילות (ƞ, Eq. 3),
4eq2.jpg "/>

שם J MP ו- V MP הוא הצפיפות והמתח הנוכחיים בנקודת ההספק המרבית, בהתאמה. אם התוכנה אינה מספקת את FF, למצוא את נקודת ההספק המרבית על ידי התוויית המוצר של J ו- V כפונקציה של V. לשימוש יעיל,
משוואה 3

כאשר P ב הוא קלט הכוח ליחידת שטח מ וקרינת שמש (100 mW / cm 2). על ידי הנהלת החשבונות של האזור המכשיר (לשעבר. 0.1 ס"מ 2), יחידות בטל עוזב שבריר unitless. שיקולים מיוחדים יש לנקוט כדי להסוות את ההתקנים האחרים על פני המצע בזמן המדידה להימנע תרומת פוטוני עודף ממכשירים סמוכים.

איור 1
איור 1. סרט אפיון. דפוסי עקיפה רנטגן של כל Laye התקן בודדr כסרט יחיד מכשיר הושלם (א) כולל תמונת SEM חתך של מבנה ההתקן דיו ננו (B). UV / Vis הספקטרום של מסחרי איטו (תכלת) ו איטו-סול (סגול) על זכוכית קליטת CdSe-סול (אדום),-סול CdTe (חום) CdSe-סול / סרטים-סול CdTe יחד (שחור) על מצעים מסחריים זכוכית איטו (D), וקליטה של פתרונות מבשרים ננו של CdSe (אדום), CdTe (חום), Au (זהב), ו איטו (סגול) לפני החישול (C). מעובד מתוך Ref. 24 באישור האגודה המלכותית לכימיה. 24 אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2. ליגנד Exchange Catalyst ונכסי התקנים. FTIR ספקטרום של פירידין החליפו CdTeסרטים ננו (א) טבול NH 4 Cl: פתרון מתנול (ירוק) מתנול טהור (אדום) כולל המקביל SEM תמונות של הסרטים האלה (B ו- C, בהתאמה) לאחר חישול ב 380 מעלות צלזיוס למשך 25 שניות. עקומות נוכחית במתח של כל מכשיר heterojunction CdSe מעובד הפתרון / CdTe נמדד תחת תאורת שמש 1 (D) וכן השוואה של ספין המצופה (---) ולרסס ומצופה (-) מכשירי שוטקי (E) תחת תאורת שמש 1 (אדום ) וב (השחור הכהה). הודפס מחדש באישור Ref. זכויות יוצרים 12. 2014 האגודה האמריקנית לכימיה ועובדו מתוך Ref. 20 ו -24 באישור האגודה המלכותית לכימיה. 20,24 נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

דפוסי XRD להפגין פסגות עקיפות ברורות בזוויותהתואם את הממדים הגבישי עבור כל חומר וההתקן הושלמה (איור 1 א). ניתוח גודל Scherrer מעריך בגדלי גביש בסדר גודל של 100 ננומטר לסרטי CdTe לעומת nanocrystals-המסונתז כמו (3-5 ננומטר). שינוי זה מ nanocrystals מרותק הקוונטי של CdSe ו CdTe לאדום מוזז דגנים בקנה מידה בתפזורת הסרטים annealed מוצג UV / Vis הספקטרום של תרשים 1C-D. העובי של הסרטים שהופקדו יכול להיות מוגבר על ידי העלאת הריכוז של הדיו או הגדלת מספר השכבות הוא ציפוי הספין וציפוי ספריי. העובי והאחידות של הסרט מנוטר על ידי profilometry אופטי (איור 3B, GJ). תרסיס סרטים מצופים הם בדרך כלל קשה יותר (51 ± 14 ננומטר ספין ספריי לעומת 22 ± 12 ננומטר), אם כי יכול להיות מופחת זה עם לחצי משלוח גבוהים דיו מרוכז פחות. 12 לאחר בעובי היעד וחספוס מתקבלים על סרט אחד עלזכוכית, ההליך יכול להיות מיושם על ייצור המכשיר. תמונות חתך של עובי הסרט בתצוגת ההתקן של כל שכבה ולאמת ממשקים שלמים ביניהם (איור 1B). 24

כמו-מסונתז nanocrystals לכלול פגז של הליגנדים oleate יליד ארוכי שרשרת שמפריעים איכות הסרט, והותיר אחריו insolating חומר אורגני במהלך החימום. תהליכי החילוף פירידין שימשו כדי להסיר את הקליפה oleate; עם זאת, כפי שרבים ציינו, תהליך זה אינו שלם. 16,26,27 לאחר דין ודברים פירידין 18 שעות, הליגנדים oleate שיורית נשארים מחוברים nanocrystals כפי שנצפה על ידי תדרים מתיחה אינפרא אדום האופיינית שלהם של קבוצות אלקיל CH ב 2,924 ו 2,852 ס"מ -1. ספקטרה FTIR באיור 2A להראות בהעדר (ירוק) ונוכחות (אדום) של ליגנד oleate יליד מאוגד nanocrystals CdTe בסרט מראש annealed-שהופקדו החל שטופלו NH 4 </ Sub> Cl: זרז חילופי ליגנד מתנול מתנול בלבד, בהתאמה. טיפול מלח זה בו זמנית מחליף את הליגנדים שיורית ארוכת שרשרת oleate עם אניונים כלוריד אורגניים קטנים, בעודו מסייע תגובת sintering. במצב זה, שהוא ייחודי nanocrystals, הסוכן חילופי ליגנד חייב להסיר את ליגנד הילידים גם בעת מתן זרז sintering נאותה עודף על פני השטח. שני תהליכים אלה הם רכיבי מפתח של מכשיר CdTe מוצלח. מחקרים קודמים הראו כי השימוש השגור CdCl 2 יכול להיות מוחלף עם NH רעיל 4 Cl למטרה זו. צמיחת התבואה הממוצעת שהתקבלה של 136 ± 39 ננומטר לאחר החישול מוצגת באיור 2B עבור NH 4 Cl מטופלי סרטי CdTe בעוד אין צמיחה הוא ציין על בקרת מתנול (איור 2 ג). ניטור חילופי ליגנד הוא רכיב ייחודי של סרטים אלקטרוניים ננו רבים לעומת בתצהיר ואקום בקנה מידה בתפזורת בשלהטבע של ערוצי סינתזה מלמטה למעלה. 3,30 אלה כרוכים ההיווצרות של פגזים ליגנד אורגניים המספקים מסיס פתרון הליבה האורגנית, למרות מעטפת בידוד זה אינה נוהג לתרום הפונקציה אופטו של הסרט.

מכשירי תא סולארי נמדדים תחת תאורת שמש 1 (איור 2, E) להראות עקומות מתח הנוכחי מ 0.1 סנטימטר 2 מכשירים. מכשיר מאפיין המוצג כאן מייצרת OC V = 0.52 ± 0.02 V, SC J = 9.42 ± 3.2 mA -2 ס"מ, FF (%) = 43.3 ± 2.9 ו ƞ (%) = 2.37 ± 0.23 תחת אור שמש מדומה. עם זאת, בשל הקשר ההדוק בין שיטות גידול ועיבוד תבואה, שינויים קטנים בטמפרטורת חישול זמן חימום של סרטי CdTe יכולים להוביל וריאציה גדולה המתחים המעגלים הפתוחים והזרמים לקצר סרטים ננו אלה מובילים לערכי Jsc דיווחו החל 0.7 mA / 2 ס"מ כדי 25mA / 2 סנטימטרים ויעילות מעל 10%. 12,31 יעילות גבוהה צפויים בעקבות השיפור של איכות שילוב של חומרים עבור photovoltaics מעובד פתרון וכן מכשירים אלקטרוניים אחרים ומשטחים פונקציונליים.

לעומת ספין ציפוי מסורתי של סרטי ננו, ריסוס ציפוי דורש שיקולים נוספים בשל החירויות אינהרנטי באמצעות airbrush עם לחץ משלוח מתכווננת, מרחק בין מצע, זווית של ספריי ומשך. כאשר שמירה ריכוזים דיו CdTe קבוע (4 מ"ג / מ"ל) ומרחק זרבובית למצע (60 מ"מ), הגדלת לחצים נמצאו להפחית באופן שיטתי חספוס הסרט ייצור, שכבות באיכות גבוהה יותר חלקה. איור 3 מסכם את השפעת הלחץ תרסיס התאמת על הסרט מורפולוגיה תכונות אופטיות. כתוצאה להגברת לחץ מצד 15 psi עד 40 psi, סרטי ננו CdTe הראו העברה אופטית גבוהה (איור 3 א) כתוצאה של להיות פיזי רזים (30 ננומטר לעומת 95 ננומטר לכל שכבה, איור 3 ב). בלחצים גבוהים יותר, החומר ספריי מתפזר לתוך שטח גדול יותר סביב מצע היעד וחומר פחות מופקד על המכשיר. לאחר חישול ב 380 ° C, הסרט של nanocrystals להתעבות עם צפיפות אריזה גבוהה כמולקולות ליגנד משתחררות שטח הפנים של nanocrystals פרט מופחת גרגרי קריסטל מאוחדים גדולים. לכן, סרטים דקים של nanocrystals-שהופקד החל לעבור שינוי קטן בנפח, המוביל סדקים פחות המופיעים לאחר חימום. השפעה זו מייצרת סרטים חלקים כי הם כמעט זהים לאלה שהופקדו באמצעות ציפוי ספין. ניתן לראות את תמונות SEM ומפות profilometry אופטיות מתאימות (איור 3 ג-י). אחרי אופטימיזציה של הפרמטרים ספריי להשיג איכויות הסרט הרצוי, יכול להיות מפוברק התקנים ונבדקו תחת simulatאור השמש ed. איור 2E מציג השוואה בין מצופה ספין מצופה תרסיס זכוכית / איטו / CdTe / Ca / התקני אל שוטקי, שבו שכבת ננו CdTe היה מעובד פתרון, הוכחת הבדלים מעטים בין ביצועי המכשיר (יעילות = 2.2% עבור שני ספין מצופה והתקנים מצופי ספריי).

איור 3
איור 3. ננו התזה בלחץ וקולנוע מורפולוגיה (א) העברת האור דרך הסרטים במכשיר CdTe annealed ב 380 מעלות צלזיוס למשך 25 שניות לאחר בתצהיר מצופה ספריי ב 15. (-), 20 (- -), 30 (- - - ), ו -40 psi (···) עם מכשיר מצופה-ספין (כחול) להשוואה. עובי סרט ממוצע כפונקציה של לחץ ספריי (B). תמונות SEM לפצל עם בהגדלה נמוכה של סרטים למכשיר CdTe שריססו מצופה ב 15 (ג), 20 (ד), 30 (ה (F) כולל המקביל סריקות אופטי profilometry מראה חספוס פני השטח היחסי (G - J). הודפס מחדש באישור Ref. 12. זכויות יוצרים 2014 האגודה האמריקנית לכימיה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

לסיכום, פרוטוקול זה מספק הנחיות עבור השלבים העיקריים מעורבים בבניית פתרון מעובד מכשיר אלקטרוני מתוך בתצהיר spray- או ספין-ציפוי. כאן, אנו מדגישים שיטות חדשות עבור תחמוצת אינדיום בדיל מוליכים שקופים עיבוד פתרון (איטו) סרטים על גבי מצעים זכוכית שאינו מוליך. לאחר הליך תחריט קליל, יכולות להיוצר אלקטרודות בודדות לפני-ספריי הפקדת שכבות פוטו-פעיל. באמצעות טכניקה שכבה אחר שכבה, nanocrystals CdSe ו CdTe ניתן להפקיד אוויר בתנאים הסביבה מ airbrush. לאחר חילופי דברים ליגנד טיפול בחום, האלקטרודה מתכת מוליך הלא שקופה הסופית יכולה להיות מצופה ספריי על גבי המכשיר ומחומם להסיר הליגנדים אורגנים ילידים. שכבה זו יכולה להיות גם בדוגמת באמצעות דפוס מיסוך במהלך בתצהיר. וכתוצאה מכך לחלוטין פתרון מעובד, מכשירים כל-אורגניים ניתן לאפיין ונבדק.

תשומת לב מיוחדת צריכה להיות ישירה"ד באמצעות ריאגנטים טריים כחומרים מיושנים יכול להוביל לתוצרים טמאים או לא רצויים. בנוסף, המוליכות של אלקטרודות העליון ותחתון צריכות להיבדק במהלך הכנת התקן. סרט איטו צריך התנגדות גיליון של לפחות 500 אוהם לכל מ"ר וסרט המתכת העליון צריך להיות לפחות 20 אוהם לכל מ"ר. אם התנגדות הגיליון גבוהה, להחיל יותר שכבות של אלקטרודה זו. זה הופך להיות חשוב במיוחד אם התקנים הם להיות מחוברים בסדרה או במקביל כמו כל התקן צריך להיות בין מחוברים באופן אלקטרוני. עובי שכבה וחספוס צריך להיות מבוקר בקפידה על ידי ניטור ההשפעות של שינוי בלחץ אוויר וריכוז דיו. סריקות profilometry של סרטים אלה יכולים לספק ערך משוב על פרמטרי spray- או ספין-ציפוי. בדרך כלל, סרטים מחוספסים דקים (> 100 ננומטר ממוצעים שורש בריבוע) יכולים להוביל shorting מכשיר והתקנים פעילים. על מנת להימנע shorting, להפקיד שכבות פעילות חלקה עבות, ולעולם לא לגעת actuaמכשיר l במהלך ייצור או כאשר מודדים.

לעומת בתצהיר ואקום קיים של חומרים גבישיים יחידים טכניקות ייצור חדר נקי ליתוגרפיות משותף, בתצהיר מבוסס דיו של nanocrystals הוא פחות יקר ומאפשר יותר חירויות להפקיד על שטחים גדולים או משטחים לא סדירים. עם זאת, את האיכות של הממשקים בין nanocrystals הנפרד מופחתת בשל נוכחותם של הליגנדים יליד אורגניים ואת אופי multicrystalline הטבוע של הסרט. זה מוביל צפיפויות גבוהות של זיהומים ופגמים בתוך הסרט וכתוצאה מכך, שיעורי רקומבינציה חור אלקטרון גבוהים. זה יכול להיות מתן באמצעות חילופי ליגנד sintering סוכנים (למשל, NH 4 Cl) כדי לשפר crystallinity לאורך כל הסרט; עם זאת, זה עדיין סוגיה יסודית למכשירי ננו אורגניים. אמנם, עבור מערכות חומר עם רדיוס בוהר-אקסיטון גדול כמו גופרתי להוביל, PBS (~ 20 ננומטר), sintering אינה נדרשתלתחבורת תשלום יעילה בין nanocrystals. בנוסף, באזור של התקנים יחידים תלוי ממדי העובי הרוחבי של דפוס המיסוך. שטח גדול (> 1 ס"מ 2) התקנים הם ברי השגה עם דפוסי מיסוך macroscale; עם זאת, דפוסי microscale או ננו יהיה צורך למכשירים אלקטרוניים ממדי מיקרו או הקוונטים.

פרוטוקול וידאו זה מתאר שיטות הייצור של התקני פוטו סרט דקים מבוסס דיו מתהליך ציפוי ספריי / ספין. עם זאת, בשל בתצהיר באוויר הסביבה, ללא דרישות של ואקום או באווירה מבוקרת, הנושאים הנלמדים כאן יכול גם להיות שונה עבור הדפסה בהזרקת דיו של התקנים אורגניים. העלות הנמוכה יותר של בתצהיר מבוסס דיו לעומת בתצהיר ואקום קונבנציונלי ואריזת מודול תאים סולרית יכול גם להוריד את המחיר של אנרגיה סולארית על ידי הפחתת עלויות הייצור והתקנה. בנוסף, בשיטה זו ניתן ליישם חומרים אחריםמערכות וארכיטקטורות, כולל מוליכים למחצה אורגניים. בנוסף photovoltaics, טכניקות נתאר לעיבוד פתרון של חומרים אורגניים יכול לשמש לבניית התקנים אלקטרוניים אחרים כגון דיודות פולטות אור (LEDs), קבלים וטרנזיסטורים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

החוקרים אין לי מה לחשוף.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Oleic acid, 90% Sigma Aldrich 364525
1-octadecene, 90% Sigma Aldrich O806 Technical grade
Trioctylphosphine (TOP), 90% Sigma Aldrich 117854 Air sensitive
Trimethylsilyl chloride, 99.9% Sigma Aldrich 92360 Air and water sensitive
Se, 99.5+% Sigma Aldrich 209651
NH4Cl, 99% Sigma Aldrich 9718
CdCl2, 99.9% Sigma Aldrich 202908 Highly toxic
CdO, 99.99% Strem 202894 Highly toxic
Te, 99.8% Strem 264865
In(NO3)3.2.85H2O, 99.99% Sigma Aldrich 326127-50G
SnCl2.2H2O, 99.9% Sigma Aldrich 431508
NH4OH Sigma Aldrich 320145 Caustic
NH4NO3, 99% Sigma Aldrich A9642
HAuCl4.3H2O, 99.9% Sigma Aldrich 520918
Tetraoctylammonium bromide (TMA-Br) Sigma Aldrich 294136
Toluene, 99.8% Sigma Aldrich 244511
Hexanethiol, 95% Sigma Aldrich 234192
NaBH4, 96% Sigma Aldrich 71320
Hexanes, 98.5% Sigma Aldrich 650544
Ethanol, 99.5% Sigma Aldrich 459844
Methanol, anhydrous, 99.8% Sigma Aldrich 322415
1-propanol, 99.5% Sigma Aldrich 402893
2-propanol, 99.5% Sigma Aldrich 278475
Pyridine, > 99% Sigma Aldrich 360570 Purified by distillation
Heptane Sigma Aldrich 246654
chloroform > 99% Sigma Aldrich 372978
Acetone Sigma Aldrich 34850
Glass microscope slides Fisher 12-544-4 Cut with glass cutter
Gravity Fed Airbrush Paasche VSR90#1
Syringe needle Fisher CAD4075
Solar Simulator Testing Station Newport PVIV-1A
Software Oriel PVIV 2.0
Round bottom flask Sigma Aldrich Z723134
Round bottom flask Sigma Aldrich Z418668
Polytetrafluoroethylene (PTFE) syringe filter  Sigma Aldrich Z259926
Polyamide tape Kapton KPT-1/8
Cellophane tape Scotch 810 Tape
Polypropylene centrifuge tube Sigma Aldrich CLS430290
Silver epoxy MG Chemicals 8331-14G

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Debnath, R., Bakr, O., Sargent, E. H. Solution-processed colloidal quantum dot photovoltaics: A perspective. Energy Environ. Sci. 4, 4870-4881 (2011).
  2. Tang, J., Sargent, E. H. Infrared Colloidal Quantum Dots for Photovoltaics: Fundamentals and Recent Progress. Adv. Mater. 23, 12-29 (2011).
  3. Ning, Z., Dong, H., Zhang, Q., Voznyy, O., Sargent, E. H. Solar Cells Based on Inks of n-Type Colloidal Quantum Dots. ACS Nano. 8, 10321-10327 (2014).
  4. Yoon, W., et al. Enhanced Open-Circuit Voltage of PbS Nanocrystal Quantum Dot Solar Cells. Sci. Rep. 3, (2013).
  5. Jiaoyan, Z., et al. Enhancement of open-circuit voltage and the fill factor in CdTe nanocrystal solar cells by using interface materials. Nanotechnology. 25, 365203 (2014).
  6. Kramer, I. J., et al. Efficient Spray-Coated Colloidal Quantum Dot Solar Cells. Adv. Mater. 27, 116-121 (2015).
  7. Shirasaki, Y., Supran, G. J., Bawendi, M. G., Bulovic, V. Emergence of colloidal quantum-dot light-emitting technologies. Nat. Photonics. 7, 13-23 (2013).
  8. Demir, H. V., et al. Quantum dot integrated LEDs using photonic and excitonic color conversion. Nano Today. 6, 632-647 (2011).
  9. Yu, G., et al. Solution-Processed Graphene/MnO2 Nanostructured Textiles for High-Performance Electrochemical Capacitors. Nano Lett. 11, 2905-2911 (2011).
  10. Ridley, B. A., Nivi, B., Jacobson, J. M. All-Inorganic Field Effect Transistors Fabricated by Printing. Science. 286, 746-749 (1999).
  11. Habas, S. E., Platt, H. A. S., van Hest, M. F. A. M., Ginley, D. S. Low-Cost Inorganic Solar Cells: From Ink To Printed Device. Chem. Rev. 110, 6571-6594 (2010).
  12. Townsend, T. K., Yoon, W., Foos, E. E., Tischler, J. G. Impact of Nanocrystal Spray Deposition on Inorganic Solar Cells. ACS Appl. Mater. Interfaces. 6, 7902-7909 (2014).
  13. Olson, J. D., Rodriguez, Y. W., Yang, L. D., Alers, G. B., Carter, S. A. CdTe Schottky diodes from colloidal nanocrystals. Appl. Phys. Lett. 96, 242103 (2010).
  14. Sun, S., Liu, H., Gao, Y., Qin, D., Chen, J. Controlled synthesis of CdTe nanocrystals for high performanced Schottky thin film solar cells. J. Mater. Chem. 22, 19207-19212 (2012).
  15. Chen, Z., et al. Efficient inorganic solar cells from aqueous nanocrystals: the impact of composition on carrier dynamics. RSC Adv. 5, 74263-74269 (2015).
  16. Gur, I., Fromer, N. A., Geier, M. L., Alivisatos, A. P. Air-stable all-inorganic nanocrystal solar cells processed from solution. Science. 310, 462-465 (2005).
  17. Ju, T., Yang, L., Carter, S. Thickness dependence study of inorganic CdTe/CdSe solar cells fabricated from colloidal nanoparticle solutions. J. Appl. Phys. 107, (2010).
  18. MacDonald, B. I., et al. Layer-by-Layer Assembly of Sintered CdSexTe1-x Nanocrystal Solar Cells. ACS Nano. 6, 5995-6004 (2012).
  19. Crisp, R. W., et al. Nanocrystal Grain Growth and Device Architectures for High-Efficiency CdTe Ink-Based Photovoltaics. ACS Nano. 8, 9063-9072 (2014).
  20. Townsend, T. K., et al. Safer salts for CdTe nanocrystal solution processed solar cells: the dual roles of ligand exchange and grain growth. J. Mater. Chem. A. 3, 13057-13065 (2015).
  21. Jasieniak, J., MacDonald, B. I., Watkins, S. E., Mulvaney, P. Solution-Processed Sintered Nanocrystal Solar Cells via Layer-by-Layer Assembly. Nano Lett. 11, 2856-2864 (2011).
  22. Hecht, D. S., Hu, L. B., Irvin, G. Emerging Transparent Electrodes Based on Thin Films of Carbon Nanotubes, Graphene, and Metallic Nanostructures. Adv. Mater. 23, 1482-1513 (2011).
  23. Kim, M. G., Kanatzidis, M. G., Facchetti, A., Marks, T. J. Low-temperature fabrication of high-performance metal oxide thin-film electronics via combustion processing. Nat. Mater. 10, 382-388 (2011).
  24. Townsend, T. K., Foos, E. E. Fully solution processed all inorganic nanocrystal solar cells. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 16458-16464 (2014).
  25. Yu, W. W., Peng, X. Formation of High-Quality CdS and Other II-VI Semiconductor Nanocrystals in Noncoordinating Solvents: Tunable Reactivity of Monomers. Angew. Chem. 114, 2474-2477 (2002).
  26. Brust, M., Walker, M., Bethell, D., Schiffrin, D. J., Whyman, R. Synthesis of thiol-derivatised gold nanoparticles in a two-phase Liquid-Liquid system. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 0, 801-802 (1994).
  27. Smits, F. M. Measurement of Sheet Resistivities with the Four-Point Probe. Bell Sys. Tech. J. 37, 711-718 (1958).
  28. Yoon, W., Townsend, T. K., Lumb, M. P., Tischler, J. G., Foos, E. E. Sintered CdTe Nanocrystal Thin-films: Determination of Optical Constants and Application in Novel Inverted Heterojunction Solar Cells. IEEE Trans. Nanotechnol. 13, 551-556 (2014).
  29. Foos, E. E., Yoon, W., Lumb, M. P., Tischler, J. G., Townsend, T. K. Inorganic Photovoltaic Devices Fabricated Using Nanocrystal Spray Deposition. ACS Appl. Mater. Interfaces. 5, 8828-8832 (2013).
  30. Nag, A., et al. Metal-free Inorganic Ligands for Colloidal Nanocrystals: S2-, HS-, Se2-, HSe-, Te2-, HTe-, TeS32-, OH-, and NH2- as Surface Ligands. J. Am. Chem. Soc. 133, 10612-10620 (2011).
  31. Panthani, M. G., et al. High Efficiency Solution Processed Sintered CdTe Nanocrystal Solar Cells: The Role of Interfaces. Nano Lett. 14, 670-675 (2014).

Tags

הנדסה גיליון 113 nanocrystals האורגני ננו דיו אלקטרוני photovoltaics תהליך פתרון סינתזה מכשירי סרט דקים חילופית ליגנד ציפוי תרסיס ציפוי ספין סרט מוליכים שקוף פיזיקת
המצאה של התקנים פוטו ננו אורגניים לגמרי פתרון מעובד
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Townsend, T. K., Durastanti, D.,… More

Townsend, T. K., Durastanti, D., Heuer, W. B., Foos, E. E., Yoon, W., Tischler, J. G. Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices. J. Vis. Exp. (113), e54154, doi:10.3791/54154 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter