Article de méthode

Solution-traité « Silver-Bismuth-iode » ternaire minces pour absorbeurs photovoltaïques sans plomb

DOI :

10.3791/58286

⸱

27 septembre 2018

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1Convergence Research Center for Solar Energy, Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), 2Department of Chemistry and Research Institute for Convergence of Basic Sciences, Hanyang University

Dans cet article

Résumé

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Ici, nous présentons des protocoles détaillés pour traitées-solution argent-bismuth-iode (Ag-Bi-I) ternaire semiconductor fabriquées sur TiO2couches minces-enduit des électrodes transparentes et leurs applications potentielles comme stable à l’air et sans plomb dispositifs optoélectroniques.

Résumé

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Pérovskites hybride à base de bismuth sont considérées comme prometteuses photo-actifs semiconducteurs pour des applications de cellule solaire respectueuse de l’environnement et stable à l’air. Cependant, mauvaises surfaces morphologies et énergies bandgap relativement élevés ont limité leur potentiel. Argent-bismuth-iode (Ag-Bi-I) est un semi-conducteur prometteur pour dispositifs optoélectroniques. Par conséquent, nous démontrons la fabrication des Ag-Bi-I ternaires films minces à l’aide de traitement de la solution matérielle. Les films minces qui en résulte pièce morphologies de surface contrôlées et minimiséedans optique selon leur thermique température de recuit. En outre, il a été rapporté que Ag-Bi-I systèmes ternaires se cristallisent à amelie2j’ai7, Ag2BiI5, etc. en fonction du rapport des précurseurs chimiques. La solution-traité amelie2j’ai7 films minces présentent une structure cristalline cubique-phase, morphologies surfaces denses, pinhole-free avec des grains d’une taille allant de 200 à 800 nm et une à bande interdite indirecte de 1,87 eV. La résultante d’amelie2j’ai7 films minces Voir la bonne stabilité et énergie des diagrammes de bande de l’air, ainsi que de surface morphologies et optique minimiséedans convenant sans plomb et stable à l’air simple-jonction des cellules solaires. Très récemment, une cellule solaire avec efficacité de conversion énergétique de 4,3 % a été obtenue en optimisant les compositions de cristal Ag-Bi-I et les architectures de dispositif de pile solaire.

Introduction

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Solution-traité des cellules solaires minces inorganiques ont été largement étudiés par de nombreux chercheurs qui cherchent à convertir la lumière du soleil directement en électricité1,2,3,4,5. Avec le développement de l’architecture matérielle de synthèse et dispositif, pérovskites axée sur l’iodure de plomb ont été signalés à être les meilleurs absorbeurs de cellules solaires avec une efficacité de conversion énergétique (PCE) supérieure à 22 %5. Toutefois, il se développent préoc....

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Protocole

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1. préparation du verre nu, dopé au fluor oxyde d’étain (SnO2: F) substrats

  1. Pour nettoyer le verre nu, substrats d’oxyde d’étain dopé au fluor (FTO), les ultrasons séquentiellement dans une solution aqueuse contenant 2 % Triton, désionisée (DI) l’eau, l’acétone et l’alcool isopropylique (IPA), chacun pendant 15 min.
  2. Mettre les substrats nettoyés dans le four de chauffage à 70 ° C pendant 1 h supprimer le IPA résiduelle.

2. préparation de TiO Compact2 couches (c-TiO2) pour bloquer les électrons

  1. Pour la préparation d’une solution de précurseur de2 c-TiO, supprimez....

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Résultats

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Il a été signalé que les Ag-Bi-I systèmes ternaires, qui sont considérées comme prometteuses de semi-conducteurs, sont cristallisées dans des compositions différentes, comme Julien2j’ai7, AgBiI4et Ag2BiI510, conformément à le rapport molaire des MGA à BiI3. Des études antérieures ont montré que les formes cristallines en vrac avec diverses compositions de systèmes ternaires Ag-Bi-I peuvent être expér.......

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Discussion

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Nous avons fourni un protocole détaillé pour la fabrication de la solution de Ag-Bi-I semi-conducteurs ternaires, qui devront être exploités comme absorbeurs de plomb photovoltaïques en couche mince des cellules solaires avec des architectures de dispositif mésoscopique. c-TiO2 couches sont forment sur des substrats de la FTO pour éviter les fuites d’électrons qui se jettent dans les électrodes de la FTO. m-TiO2 couches se forment successivement sur c-TiO2-enduit de substrats de la FTO po.......

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

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Ce travail a été soutenu par la Daegu Gyeongbuk Institut de Science et technologie (DGIST) programmes de recherche et développement (R & D) du ministère de la Science, TIC et futur Planning de Corée (18-ET-01). Ce travail a été également soutenu par l’Institut d’évaluation de la Energy Technology Corée et Planning(KETEP) et le ministère du commerce, industrie & Energy(MOTIE) de la République de Corée (n° 20173010013200).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Iodure de bismuth(III), Puratronic, 99,999 % (à base de métaux)Afa Aesar7787-64-6stocké à l’état N2 Iodure
d’argent, Premion, 99,999 % (à base de métaux)Afa Aesar7783-96-2stocké à l’état chargé
en N2 Butylamine 99,5 %Sigma-Aldrich109-73-9
Triton X-100Sigma-Aldrich9002-93-1
Alcool isopropylique (IPA)Duksan67-63-0Électrique Haute Pureté GRADE
Titane (IV) isopropoxydeSigma-Aldrich546-68-9&ge ; Alcool éthylique à 97,0 %
Sigma-Aldrich64-17-5200 proof, réactif ACS, &ge ; 99,5 %
Acide chlorhydriqueSAMCHUN7647-01-0
Tétrachlorure de titane extra pur (TiCl4)sharechem
Pâte de nanoparticules de TiO2 de taille 50 nmsharechem
2-propanolSigma-Aldrich67-63-0anhydre, 99,5 %
TerpinéolMerck8000-41-7
Four chauffantWiseTherm
Oxygen (O2) plasmaAHTECH
XRD)Diffractomètre Rigaku Rigaku Miniflex 600 avec compteur à scintillation NaI et utilisant un rayonnement monochromatisé Cu-K & alpha ;
(longueur d’onde 1,5406 & Aring ;).
BrukerBruker Tensor 27
(FE-SEM)HitachiHitachi SU8230
Spectres UV-VisPerkinElmerPerkinElmer LAMBDA 950
Spectrophotomètre Spectroscopie
ultraviolette photoélectronique (UPS)InstrumentsPHI5500 Système multitechnique
Diffraction des rayons X (XRD) (Spectrophotomètre à balayage à émission de champ RBD

Références

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Grätzel, M. The Light and Shade of Perovskite Solar Cells. Nature Materials. 13, 838-842 (2014).
  2. Green, M. A., Ho-Baillie, A., Snaith, H. J. The emergence of perovskite solar cells. Nature Photonics. 8, 506-514 (2014).
  3. Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., Miyasaka, T.

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Mots-clés

Traitement en solutioncellules solaires couches mincesabsorbeurs sans plombfilms d AgBi2I7recuit thermiqued p t par centrifugationcouches de dioxyde de titanestabilit l airefficacit de conversion nerg tique

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