Summary
여기, 우리는 솔루션 처리 실버-비스무트-요오드 (Ag-Bi-나) 삼항 반도체에 대 한 상세한 프로토콜 얇은 필름에 티 오2조작 제시-투명 전극 및 그들의 공기-안정으로 잠재적인 응용 프로그램 및 리드-프리 코팅 광전자 장치입니다.
Abstract
비스무트 기반 하이브리드 perovskites는 환경 친화적이 고 공기 안정적인 태양 전지 응용 프로그램에 대 한 유망한 사진-액티브 반도체로 간주 됩니다. 그러나, 불 쌍 한 표면 형태학 및 상대적으로 높은 밴드 갭 에너지는 그들의 잠재력을 제한 했다. 실버-비스무트-요오드 (Ag-Bi-나) 광전자 장치에 대 한 유망 반도체 이다. 따라서, Ag-Bi-난 삼항 박막 소재 솔루션 처리를 사용 하 여 제작을 설명 합니다. 결과 박막 제어 표면 형태학 및 그들의 열 어 닐 링 온도 따라 광 bandgaps 전시. 또한, 그것은으로 알려졌다는 Ag-Bi-나 삼진 시스템 구체화 AgBi2나7, Ag2BiI5, 선구자 화학 제품의 비율에 따라 등 . 솔루션 처리 AgBi2나7 박막 전시 큐빅 상 결정 구조, 곡물 800 200에서 크기에 이르기까지와 밀도, pinhole 무료 표면 형태학, 및 1.87 eV의 간접 밴드 갭. 결과 AgBi2나7 박막 보기 좋은 안정성과 에너지 밴드 다이어그램에 어로 표면 형태학 및 광학 bandgaps 무연 고 공기 안정적인 단일 접합 태양 전지에 적합. 아주 최근에, 4.3% 전원 변환 효율을 가진 태양 전지 Ag-Bi-나 크리스탈 작곡 및 태양 전지 장치 아키텍처를 최적화 하 여 얻은 했다.
Introduction
무기 박막 태양 전지 솔루션 처리 널리 전기1,2,3,,45에 직접 햇빛을 변환 하고자 하는 많은 연구원에 의해 공부 되었다. 소재 합성 및 소자 구조의 개발, 리드 할로겐 기반 perovskites는 전력 변환 효율 (PCE) 225보다 큰 함께 최고의 태양 전지 흡수 되도록 보고 되었습니다. 그러나, 독성 리드의 사용 뿐만 아니라 리드-할로겐 페로 자체의 안정성 문제에 대 한 우려가 커지고 있다.
그것은 최근에 알려졌다 비스무트 기반 하이브리드 perovskites 비스무트 요오드 화물 복잡 한 단위에 여러차례 양이온 및 이러한 생체 태양 전지 아키텍처6, 태양광 흡수로 사용할 수 있습니다 통합 하 여 형성 될 수 있다 7,8. perovskites에 리드는 기가 있는 비스무트로 대체 될 수 있다2 외부 고독한 쌍; 그러나, 지금까지 기존의 리드 할로겐 방법론 비스무트 기반 하이브리드 perovskites 그들은 서로 다른 산화 상태 및 화학 속성9을 있다는 사실에도 불구 하 고 복잡 한 결정 구조에 대 한 사용 되었습니다. 또한, 이러한 perovskites 가난한 표면 형태학 있고 박막 장치 응용 프로그램;의 맥락에서 상대적으로 두꺼운 필름 생산 따라서, 그들은 높은 밴드 갭 에너지 (> 2 eV)6,,78태양광 성능이 있다. 따라서, 우리 하고자 했다 비스무트 기반 박막 반도체, 친환경, 공기-안정은 생산 하는 새로운 방법을 찾아서 낮은 밴드 갭 에너지 (< 2 eV), 소재 설계 및 방법론 고려.
우리 솔루션 처리 Ag-Bi-난 삼항 박막, 될 수 있는 현재의7 과 Ag2BiI5, 무연 고 공기 안정 반도체10,11AgBi2나을 결정. 이 연구 AgBi27 구성, n-butylamine 동시에 요오드 화는 (AgI) 및 비스무트 요오드 화물 (BiI3) 선구자를 분해 하는 용 매로 사용 된다. 혼합물은 스핀 캐스트 및 N2에서 30 분 동안 150 ° C에서 단련-장갑 상자를 가득 그 후, 영화는 실내 온도에 침묵. 결과 박막은 브라운 블랙 컬러로. 또한, 표면 형태 및 크리스탈 구성 Ag-Bi-나 삼진 시스템의 어 닐 링 온도 AgI/BiI3의 선구자 비율에 의해 제어 됩니다. 결과 AgBi2나7 박막 전시 입방 단계 결정 구조, 크기, 200-800 nm의 큰 알갱이와 740의 파장에서 빛을 흡수 하기 시작 1.87 eV의 광 밴드 갭 조밀 하 고 매끄러운 표면 형태학 nm . 그것은 최근에 알려졌다 크리스탈 작곡 및 장치 아키텍처를 최적화 하 여 Ag-Bi-난 삼항 박막 태양 전지 4.3%의 PCE 달성할 수 있다.
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Protocol
1. 준비 맨-유리, 불 소 첨가의 주석 산화물 (SnO2: F) 기판
- 맨 손으로 유리, 주석 산화물 불 소 첨가 (FTO) 기판 청소, sonicate 그들 순차적으로 2% 트리톤, 이온 (DI) 물, 아세톤, 그리고 이소프로필 알코올 (IPA), 15 분 각각을 포함 하는 수성 해결책에서.
- 청소 기판 1 h 잔여 IPA를 제거를 위한 70 ° C에서가 열 오븐에 넣어.
2. 전자 차단 소형 티 오2 레이어 (c-티 오2)의 준비
- C-티 오2 전조 솔루션의 준비에 대 한 적극적으로, 감동 하는 동안 무수 에탄올 (EtOH)의 8 mL로 천천히 티타늄 isopropoxide (t t i P)의 0.74 mL를 삭제 하 고 신속 하 게 솔루션으로 염 산 (HCl)의 0.06 mL 주입. 실 온에서 하룻밤 결과 솔루션을 저 어.
참고: 20 mL 유리 유리병, 35-37% 농도의 HCl, 그리고는 자력을 사용 합니다. - 주사기와 0.2 µ m 기 공 크기 필터를 사용 하 여 준비 c-티 오2 전조 솔루션 필터링, 드롭 그것 청소 FTO 기판에 및 다음 스핀 캐스트 30 3000 rpm에서 기판 s.
- 열-anneal는 기판 1 시간 500 ° C에서 오븐에서 그들을 열 하 고 실내 온도에 냉각 하도록 허용.
- 0.12 M 티타늄 사염화 (TiCl4) 수성 해결책에서 30 분 동안 70 ° C에는 기판 흡수 하 고 철저 하 게 디 물을 사용 하 여 모든 잔여 TiCl4제거 그들을 씻어 다음.
- 1 시간 500 ° C에서 기판 열 anneal 고 c-티 오2 층의 계면 개선 위한 실내 온도에 냉각 하도록 허용. 저장 결과 c-티 오2-N2기판 코팅-사용까지 조건 가득.
3. 전자 추출 향상 Mesoporous 티 오2 레이어 (m-티 오2)의 준비
- M-티 오2 전조 솔루션의 준비 추가 1 g 50 nm 크기의 티 오2 나노의 3.5 g 2-프로 판 올 및 terpineol의 1 g 10ml 유리 약 병을 (사우스 캐롤라이나-HT040)를 붙여 고 붙여넣기 완벽 하 게 해산 했다 때까지 다음 모든 것을 저 어.
참고: 50 nm 크기의 티 오2 나노 붙여넣기 높은 점성 이며 신중 하 게 주걱을 사용 하 여 처리 되어야 합니다. - 준비 된 50 nm 크기의 티 오2 나노 붙여넣기 솔루션 30 5000 rpm의 스핀 캐스트 200 µ L c-티 오2에 s-FTO 기판 코팅.
- 열-anneal 오븐에서 1 h 동안 500 ° C에 결과 기판 고 실내 온도에 냉각 하도록 허용.
- 30 분 동안 70 ° C에서 0.12 M TiCl4 수성 해결책에는 기판을 담근 다 고 완전히 디 물을 사용 하 여 모든 잔여 TiCl4제거 그들을 씻어.
- 1 시간 500 ° C에서 기판 열 anneal 고 m-티 오2 층의 계면 개선 위한 실내 온도에 냉각 하도록 허용. 저장 결과 c-티 오2-및 m-티 오2-N2기판 코팅-까지 사용 조건 가득.
4. AgBi2의 제조 나7 박막
- 45 mA/cm2 UV 오존의 농도 자외선 (UV) 램프 아래 맨 유리 기판 취급 청소기는 기판 깨끗 하 고 친수성 되도록 10 분. C와 m 티 오2를 취급 하지 않습니다-청소기 UV 오존으로 FTO 기판 코팅.
참고: x 선 회절 (XRD), 흡 광도, 및 퓨 리에 변환 적외선 (FT-적외선) 스펙트럼 Ag-Bi-나 조작 맨 유리 기판에 얇은 필름을 사용 하 여 조사 되었다. C와 m 티 오2-코팅된 FTO 기판 태양 전지 장치를 위해 사용 되었다. - 적극적으로 소용돌이 BiI3 (0.5087 mmol), AgI의 0.06 g의 0.3 g (0.2544 mmol), 0.2 µ m 기 공 크기 소계 (PTFE) 필터를 사용 하 여 모든 것은 완전히 용 해 될 때까지 n-butylamine의 3 mL 및 다음 주사기-필터 혼합물.
- 삭제는 기판에 및 다음 스핀 캐스트 전조 솔루션의 200 µ L 30 6000 rpm 제어 습도 20 %s. N2에 결과 노란 레드 영화를 즉시 전송-장갑 상자 열 어 닐 링에 대 한 준비를 가득.
- 실내 온도에, 결과 영화의 열 어 닐 링을 시작 다음 150 ℃, 영화를 열 고 30 분 신속 하 게 단련된 영화 실내 온도에 냉각에 대 한 150 ° C의 온도 유지 한다. 마지막 영화 반짝하 고 브라운-블랙 색상을 가질 것 이다. 신속 하 게 단련된 기판 끄다, 150 ° c.로 설정 핫 플레이트에서 제거
- 영화에 대 한 Ag-Bi-나 삼진 얇은 Ag2BiI5와 같은 다른 구성의 1:2: 1로 2에서 BiI3 AgI의 선구자 어 금 니 비율을 변경 하 고 같은 양의 n-butylamine 용 매를 사용 하 여. 위에서 설명한 방법을 사용 하 여 결과 영화 anneal
- 온도 따른 Ag-Bi-나 형성 XRD 패턴, FT-적외선 스펙트럼, 표면 형태학 및 흡 광도 스펙트럼을 사용 하 여 조사, 영화에 대 한 Ag-Bi-나 삼진 얇은 90, 110, 150 ° C의 열 어 닐 링 온도 사용 합니다.
5. 태양 전지 제작 이라도 AgBi2를 사용 하 여 난7 박막
- AgBi2에 수송 하는 구멍 물자로 poly(3-hexylthiophene) (P3HT)을 사용 하 여 난7 박막 태양 전지. Chlorobenzene의 1 mL에 P3HT의 10 밀리 그램을 추가 하 고은 P3HT는 완벽 하 게 해산 될 때까지 30 분 동안 50 ° C에서 혼합물을 저 어. 0.2 µ m 기 공 크기 PTFE 필터를 사용 하 여 필터링 합니다. 준비 하 고 N2는 P3HT 저장-장갑 상자를 가득.
- 드롭 100는 P3HT의 µ L에에서 녹아 chlorobenzene AgBi2에 나7 박막에 c 그리고 m 티 오2조작-FTO 기판, 및 다음 스핀 캐스트 30 4000 rpm에서 기판 코팅 N2s-장갑 상자를 가득. 열-anneal P3HT의 구조 방향에 대 일 분 동안 130 ° C에서 P3HT 필름.
- 0.5의 증 착 속도와 열 증발 기를 사용 하 여 Å / s와 바 최고 금속 연락처 AgBi2나7 박막 태양 전지 100 nm 두꺼운 금 (Au) 전극 입금 그림자 마스크 패턴.
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Representative Results
그것은 알려졌다 Ag-Bi-나 삼진 시스템, 유망 반도체로 간주 되는7, AgBiI4및 Ag2BiI510, AgBi2등 다양 한 작품에서 나가 결정에 따라 BiI3AgI의 어 금 니 비율. Ag-Bi-나 삼진 시스템의 다양 한 구성으로 대량 크리스탈 형태의 실험적 AgI와 BiI3 의 어 금 니 비율을 변경 하 여 종합 될 수 있으며 그 각 구성 다른 XRD 패턴10이전 연구 나타났습니다.
대량 결정와 달리 우리 솔루션 처리 Ag-Bi-난 삼항 박막, 광전자 장치에서 활성 층으로 직접 사용 될 수 있는 개발 하고자 했다. 본이 연구에서는 n-butylamine는 AgI와 BiI3 을 동시에 분해 하는 용 매로 사용 되었고 각 Ag-Bi-나 박막 BiI3 (1:2, 1:1 및 2:1) AgI의 다른 어 금 니 비율을 준비. 첫째, 우리 각 영화 (그림 1)에 XRD 측정 실시. Ag-Bi-나 박막 어 금 니 비율 1:2 (AgI:BiI3)의 준비에 대 한 XRD 패턴 2θ에서 단일 피크를 보였다 ~ 42 °; 이 나타냅니다 그 AgBi2나7 은 입방 구조와 결정 구성 (공간 그룹 Fd3m는 = b = c = 12.223 Å). 그러나, 최대 분할 했다 2θ의 지역에서 ~ 42 ° AgI:BiI3 의 어 금 니 비율 1: 1을 초과 하 고 2: 1의 어 금 니 비율 영화 보여 그 Ag2BiI5 는 6 각형 구조 (공간군 R3m는 b = 4.350 = Å c = 20.820 Å)10,12.
우리는 또한 AgBi2의 대 한 UV 흡수 측정 난7 과 Ag2BiI5 얇은 유리 기판 (그림 2a)에 준비 된 영화. 일단 흡수 스펙트럼은 표준화 했다, AgBi2나7 박막 흡수 ~ 740까지 긴 파장 nm, Ag2BiI5 박막 보다. 그림 2 의 각 영화 탑 뷰 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 이미지를 표시합니다. AgBi2의 표면 형태 나7 박막 큰 곡물과 어두운 갈색 색상 (그림 2b) 명확 하 게 볼 수 있습니다. 그러나, Ag2BiI5 박막 초과 AgI13,,1415,16, 그리고 밝은 갈색 색상 ( 에서 유래 하는 곡물에 빛 입자를 보여줍니다. 그림 2 c). 우리는, 그러므로, AgBi2를 사용 하기로 내가7 구성 추가 연구, 그것은 Ag2BiI5 구성 보다 얇은 필름 기반 광전자 흡 광 및 표면 형태학에 더 적합에 대 한 .
그림 3a 솔루션 처리 AgBi2의 실험 XRD 패턴 보여줍니다 내가7 박막 AgBi2의 보고 및 계산 XRD 패턴 일치는 나 이차의 형성 없이7 결정 단계입니다. 앞에서 설명 했 듯이, 우리 확인 했다 AgBi2나7 박막 입방 구조가 (공간 그룹 Fd3m는 = b = c = 12.223 Å). 또한, AgBi2나7 영화는 높은 습도 공기-안정 10 d; 대 한 항공에 저장 하는 경우 구조 변경 없이 AgI는 수성 매체 (그림 3b)13,14,,1516에 매우 안정적 이므로 이것은 이해할 수 있다.
그림 4a N2에서 어 닐 링 온도의 기능으로 Ag-Bi-나 박막에 대 한 XRD 패턴의 일련을 보여줍니다-조건 가득. 우리는 (111), 여와 같이 Ag-Bi-나 90 ° C 이상 입방 단계의 형태로 구체화 하기 시작 확인 (400), 그리고 13 °, 29 °와 42 °에서 (440) 봉우리 각각 (즉, 해당 그림 4a에서 별표 하 그). 작은 각 지역 (2θ < 10 °) XRD 피크 증가, 그리고 마지막으로 사라진 입방 단계 diffractions;의 점진적인 증가와 150 ° C에서 온도 감소 이 나타냅니다 AgBi2나7 영화 입방 단계17에서 완전히 결정 했다. FTIR 스펙트럼 (그림 4b) 자세하게에서 Ag-Bi-나 시스템의 형성을 조사 하기 위하여 측정 되었다. 로 준비 하 고 단련 비 영화 보여주 N H 스트레칭 (3200-3600 c m-1), C H (2850-2980 cm-1), 스트레칭과 N-H 절곡 (1450-1650 cm-1) 대 한 FTIR 신호 n butylamine18에서 결과. 로 준비 영화 n-butylamine (77-79 ° C)의 비등 점의 위 90 ° C에서 단련 되었다 비록 그들은 크게 감소 했다 하지만 FTIR 스펙트럼 관련된 봉우리 아직도 보였다. 이 나머지 n-butylamine BiI3 , 모서리, 정점 또는 얼굴 공유19Ag-Bi-난 빌딩 블록의 형성을 억제 하는 금속 할로겐-아민 복잡 한 형태로 AgI에 바인딩된 약하게 나타냅니다. 이러한 FTIR 신호 추가; 증가 온도 사라졌다 이것은 내가7n-butylamine는 BiI3 와 AgI 단지 였던와 AgBi2의 결정 화에 밀접 하 게 관련의 제거에 의해 설명. 우리는 또한 영화의 Ag-Bi-난 그림 4 c와 같이 각 온도에서 소 둔 표면 형태학을 조사 했다. Ag-Bi-내가 영화 점차적으로 작은 곡물을 가진 입방 단계에서 구체화 하 고 완벽 하 게 (즉, 200-800 nm의 크기를 가진 큰 곡물을 포함 하는 조밀 하 고 균일 한 표면 형태학으로 구체화 하기 시작 온도 110 ° C 이상 증가, 단위 면적 당 결정 화 수는 108 #/cm2x 4.08) 150 ° c.에
우리는 Ag-Bi-나 얇은 필름 UV-Vis 분광학을 사용 하 여 어 닐 링 온도의 기능으로 광학적 특성 변화를 조사 하기 위하여의 광 흡수를 측정. 그림 5a 흡수 영화 열 어 닐 링 전후에 상당한 차이 보여 줍니다. 로 준비 영화 노란 색상 그리고 474 nm20에서 명확 하 고 날카로운 여 기자 피크 흡수 스펙트럼을 전시. 어 닐 링 온도 증가 하 고, 마지막으로, 우리는 흡수 스펙트럼의 가시 광선 (350-740 nm) 범위에 충분히 흡수를 얻은 영화의 흡수 스펙트럼 극적으로 레드 이동 했다. AgBi2의 광 밴드 갭 (Eg) 나7 박막 150 ° C에서 소 둔 αhv 방정식 사용 하 여 Tauc 플롯에서 얻은 ~ (hv-Eg)1/2, α 가 흡수 계수와 hv 는 광자 에너지입니다. 여기, Eg 1.87 eV (그림 5b) 계산 했다. 우리는 또한 그와 함께 자외선 광전자 분광학 (UPS)를 사용 (21.22 eV) 나 광자 라인 페르미 에너지 (Ef) 및 결과 AgBi2의 원자가 악대 에너지 (Ev) 레벨을 조사 하는 방전 램프에서 나 7 필름 (그림 5c). 이 UPS 측정에 대 한 영화는 골드 기판에 준비 되었다. Ef 컷오프 에너지 (E컷오프)을 사용 하 여 그림 5 c 와 같이 하는 것을 결정 했다 고 5.05 eV 방정식을 사용 하 여 계산 했다: Ef 21.22 eV = (그 나)-E차단 . 낮은 바인딩 에너지 영역에서 선형 추정 Ev−Ef 를 제공 하 고, 따라서 Ev 6.2 eV을 결정 했다. 전도 밴드 에너지 (Ec) 사용 하 여 AgBi2의 도식 에너지 수준 다이어그램을 그릴 수는 Tauc 음모에서 내가 얻은 광 밴드 갭7 필름, 그림 5 d와 같이 평가 되었다 .
그림 1: 솔루션 처리 Ag-Bi-난 삼항 박막의 다른 결정 작곡. 이 패널 Ag-Bi-나 얇은 필름 150에서 열 어 닐 링 후 BiI3 AgI의 다른 어 금 니 비율을 사용 하 여 날조의 XRD 패턴을 보여줍니다 ° c (1): 1:2, (2) 1:1, 그리고 (3) 2:1. AgBi2의 참조 XRD 패턴 난7 과 Ag2BiI5 PDF 카드 번호 00-034-1372와 PDF 카드 번호 00-035-1025, 각각 가져온. 점선된 상자는 Ag-Bi-난 삼항 박막의 다른 crystallizations를 식별 하는 데 사용 주요 XRD 패턴을 나타냅니다. 이 그림 작품에서 김 그 외 여러분 에 의해 수정 되었습니다. 1. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 솔루션 처리 AgBi2의 비교 나7 과 Ag2BiI5 얇은 필름. (한)이이 패널 표시 AgBi2의 표준화 된 대 한 UV 흡수 스펙트럼 난7 과 Ag2BiI5 얇은 필름. 다른 두 패널은 탑 뷰 SEM 이미지 (b) AgBi2의 난7 과 (c) Ag2BiI5 얇은 필름, BiI3단계인 AgI의 다른 어 금 니 비율 유리 기판에 준비. 패널 b 와 c 에 음각 각 박막의 사진 이미지를 표시합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: 크리스탈 구조, 공기 안정 솔루션 처리 AgBi2나7 박막. (한)이이 패널 표시 AgBi2의 실험 XRD 피크 데이터 나7 박막. 참조 및 AgBi2에 대 한 계산 된 XRD 데이터 나7 각각 PDF 카드 번호 00-034-1372 및 컴퓨터 프로그램, 베스타에서 얻을 수 있습니다. (b)이이 패널의 AgBi2의 공기 안정성의 조사 결과 보여줍니다 내가7 박막 XRD 측정을 사용 하 여. XRD의 AgBi2나7 샘플 10 d에 저장 된 전후를 측정 했다. 이 그림 작품에서 김 그 외 여러분 에 의해 수정 되었습니다. 1. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: Ag-Bi-난 삼항 박막 다른 열 어 닐 링 온도와 구조적인 변화. 이 패널 열 어 닐 링 온도의 기능으로 XRD 스펙트럼 (a), (b) FTIR 스펙트럼, 및 (c) Ag-Bi-나 얇은 필름을 처리 하는 솔루션의 탑 뷰 SEM 이미지를 보여줍니다. 패널은 을 별표 나타냅니다 주요 결정된 XRD 봉우리 AgBi2의 나7. 이 그림 작품에서 김 그 외 여러분 에 의해 수정 되었습니다. 1. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5: 광학 밴드 갭 및 에너지 밴드 다이어그램 AgBi2의 나7 박막. 상위 두 패널 표시 (는) 대 한 UV 스펙트럼 그리고 (b) Tauc Ag-Bi-난 삼항 박막 다른 어 닐 링 온도와 플롯. (c)이이 패널에서는 UPS 데이터는 AgBi2의 높은 결합 에너지 지역 난7 박막 150 ° c.에 단련 (d) 이것은 AgBi2의 에너지 밴드 다이어그램의 표현 난7 박막 Tauc 줄거리와 UPS를 사용 하 여 계산. 이 그림 작품에서 김 그 외 여러분 에 의해 수정 되었습니다. 1. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
우리는 Ag-Bi-나 삼진 반도체, 생체 소자 구조와 박막 태양 전지에 태양광 무연 흡수로 악용 될 수 있는 솔루션 제작에 대 한 자세한 프로토콜을 제공. c-티 오2 레이어 FTO 전극에 흐르는 전자 누설을 피하기 위해 FTO 기판에 형성 되었다. m-티 오2 층 c-티 오2에 순차적으로 형성 되었다-태양광 흡수 (즉, Ag-Bi-나 얇은 필름)에서 생성 된 전자 기사 개선 FTO 기판 코팅. C-티 오2 와 m-티 오2 티 오2 표면 트랩; passivate 위해 TiCl4 수성 솔루션으로 치료 했다 각 티 오2 층의 계면 향상을이 끈다. Ag-Bi-나 전조 솔루션 20%; 아래 유지 하는 습도와 스핀 코팅 했다 이것은 때문에 butylamine 용 매는 낮은 비등 점을 매우 강하게 표면 형태에 영향을 미칠 수 있는 공기에 있는 습기와 반응 이었다. 결과 노란 레드 박막 N2열 단련 했다-AgBi2의 결과 블랙 브라운과 빛나는 얇은 필름을 얻기 위해 장갑 상자를 가득 나7. Ag-Bi-나 얇은 영화 보여준 붉은 색과 헷갈리는 형태학, 주변 환경에서 단련 할 때 비스무트 요오드 화물의 산화에서 유래. 장치 제작 완료, P3HT 스핀-캐스팅 했다 AgBi2에 나7 박막, 금 (Au) 증 착, 함수는 구멍 수송 계층 및 최고 전극에 각각 다음.
Ag-Bi-나 삼진 시스템은 그림 1 과 그림 2에서 같이, 결정 AgBi2등 다양 한 작품에서 나7 과 Ag2BiI5, AgI와 BiI3의 다른 전조 비율에 따라. 열 어 닐 링 조건 absorptions, 입자 크기, 그리고는으로 준비 자세-Bi-나 박막의 표면 형태에 영향. Ag-Bi-나 삼진 시스템 합성 및 벌크 결정;의 분석에 초점을 맞춘에 이전 연구 그러나, 우리가 보고 처음으로 그 AgBi2나7 박막을 스핀 코팅-기반 솔루션 프로세스를 사용 하 여 준비 하 고 태양 전지 무연 흡수11으로 성공적으로 사용 수 있습니다. 최근, 많은 연구원은 자체 뿐만 아니라 태양 전지 성능21,22소재 품질을 더 개발 하기 위하여이 작품을 따라 있다.
솔루션 처리 Ag-Bi-난 삼항 박막 태양 전지 소재 품질 및 장치 건축 공학의 발전에 대 한 여전히 공간이 있다. Ag-Bi-나 삼진 재료에 관련 된 많은 논문 최근 동료 검토 저널에 출판 되었습니다 그리고, 그러므로, 우리는 추가 Ag-Bi-나 삼진 시스템에 연구 할 것으로 믿습니다 큰 진보 솔루션 처리의 분야에서 고 환경 친화적인 박막 태양 전지입니다.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
이 작품은 대구 경북 과학 및 기술 (DGIST) 연구 및 개발 (R & D) 프로그램 부의 과학, 정보 통신, 한국 미래 계획 (18-동부 표준시-01)에 의해 지원 되었다. 이 작품 또한 한국 에너지 기술 평가 연구소와 연구원 및 사역의 무역, 산업 및 한국 (No. 20173010013200)의 Energy(MOTIE)에 의해 지원 되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Bismuth(III) iodide, Puratronic, 99.999% (metals basis) | Afa Aesar | 7787-64-6 | stored in N2-filled condition |
| Silver iodide, Premion, 99.999% (metals basis) | Afa Aesar | 7783-96-2 | stored in N2-filled condition |
| Butylamine 99.5% | Sigma-Aldrich | 109-73-9 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 9002-93-1 | |
| Isopropyl alcohol (IPA) | Duksan | 67-63-0 | Electric High Purity GRADE |
| Titanium(IV) isopropoxide | Sigma-Aldrich | 546-68-9 | ≥97.0% |
| Ethyl alcohol | Sigma-Aldrich | 64-17-5 | 200 proof, ACS reagent, ≥99.5% |
| Hydrochloric acid | SAMCHUN | 7647-01-0 | Extra pure |
| Titanium tetrachloride (TiCl4) | sharechem | ||
| 50nm-sized TiO2 nanoparticle paste | sharechem | ||
| 2-propanol | Sigma-Aldrich | 67-63-0 | anhydrous, 99.5% |
| Terpineol | Merck | 8000-41-7 | |
| Heating oven | WiseTherm | ||
| Oxygen (O2) plasma | AHTECH | ||
| X-ray diffraction (XRD) | Rigaku | Rigaku Miniflex 600 diffractometer with a NaI scintillation counter and using monochromatized Cu-Kα radiation (1.5406 Å wavelength). |
|
| Fourier transform infrared (FTIR) | Bruker | Bruker Tensor 27 | |
| field-emission scanning electron microscope (FE-SEM) | Hitachi | Hitachi SU8230 | |
| UV-Vis spectra | PerkinElmer | PerkinElmer LAMBDA 950 Spectrophotometer |
|
| Ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) | RBD Instruments | PHI5500 Multi-Technique system |
References
- Grätzel, M. The Light and Shade of Perovskite Solar Cells. Nature Materials. 13, 838-842 (2014).
- Green, M. A., Ho-Baillie, A., Snaith, H. J. The emergence of perovskite solar cells. Nature Photonics. 8, 506-514 (2014).
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