הפתרון-מעובד "סילבר-ביסמוט-יוד" Ternary סרטים רזה עבור בולמי נטול עופרת פוטו

שיטה זו יכולה לעזור לך לענות על שאלות מפתח על איך לעשות פתרון מעובד כסף-ביסמוט-יוד מוליכים למחצה עבור ידידותי לסביבה סרט דק תאים סולריים ולאמץ יישומים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא ייצור הפתרון של כסף-ביסמוט-יוד אשר משמש לאחר מכן כמו בולם פוטו ללא עופרת בתאים סולריים סרט דק עם ארכיטקטורות מכשיר מיקרוסקופי. טכניקה זו יש יישומים פוטנציאליים בייצור של ידידותי לסביבה סרט דק תאים סולריים כי כסף-ביסמוט-יוד מוליכים למחצה הם עופרת חינם, אוויר יציב סופג פוטו.

כדי להתחיל להכין את הפתרון מבשר עבור שכבות טיטניום דו חמצני קומפקטי, מניחים 8 מיליליטר של אתנול נטול מים בבקבוקון זכוכית 20 מיליליטר ולהתחיל לבחוש אותו במרץ. מוסיפים 0.74 מיליליטר של טיטניום isopropoxide לאתנול ערבוב dropwise. ואז להוסיף במהירות 0.06 מיליליטר של חומצה הידרוכלורית מרוכזת.

מערבבים את התערובת בין 12 ל 24 שעות בטמפרטורת החדר כדי ליצור את הפתרון מבשר. לאחר מכן, sonicate חשוף סנטימטר אחד על אחד אינץ FTO מצע במשך 15 דקות כל אחד 2%aqueous octoxynol-9, אצטון, ואלכוהול איזורופיל. מייבשים את המצע הנקי בתנור ב-70 מעלות במשך שעה ומניחים לו להתקרר לטמפרטורת החדר באוויר.

ואז, לתקן את המצע על צ'אק מעיל ספין. מלאו מזרק מיליליטר או 3 מיליליטר בתספורת מזרק קומפקטית של שכבת טיטניום דו-חמצני והצמידו מסנן מזרק ננומטר 0.2. סנן את הפתרון לבקבוקון קטן.

החל 200 microliters של פתרון מבשר מסונן על המצע כדי לכסות אותו באופן מלא. סובב את המצע ב-3000 סל"ד למשך 30 שניות. אנטל הסרט בתנור ב 500 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת.

לאחר מכן לכבות את החום ולתת את המצע להתקרר באוויר לטמפרטורת החדר, אשר בדרך כלל לוקח בערך שש שעות. לאחר מכן, לטבול את המצע מצופה בתספורת קווית 0.12 טטורכלוריד טיטניום. משרים את המצע בתנור 70 מעלות במשך 30 דקות.

ביסודיות לשטוף את המצע במים deionized לאחר מכן כדי להסיר tetrachloride טיטניום שיורית. Anneal הסרט ב 500 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת ולאחר מכן לאפשר לו להתקרר לטמפרטורת החדר באוויר. לאחר הקירור, יש לאחסן את המצע הקומפקטי מצופה טיטניום דו-חמצני תחת גז חנקן לשימוש מאוחר יותר.

כדי להתחיל להכין את הפתרון מבשר עבור שכבת חלקיקי טיטניום דו תחמוצת מזופורית בבקבוקון זכוכית 5 מיליליטר, לשלב 0.5 גרם של משחת ננו-חלקיקים טיטניום דו חמצני 50 ננומטר עם 1.75 גרם של אלכוהול isopropyl ו 0.5 גרם של טרפינול. מוסיפים בר ערבוב לבקבוקון ומערבבים עד שהדבק מתמוסס לחלוטין. זה בדרך כלל לוקח כשעה.

לאחר מכן, לתקן מצע FTO קומפקטי מצופה טיטניום דו חמצני על מעיל ספין ולהחיל 200 microliters של פתרון חלקיקי על פני המצע. סובב את המצע ב-5000 סל"ד למשך 30 שניות. אנאל המצע מצופה בתנור ב 500 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת ולאפשר לו להתקרר לטמפרטורת החדר.

ואז להשרות את המצע בתספורת מימית 0.12 טטורכלוריד טיטניום ב 70 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות. שטפו היטב את המצע במים דה-מיונו. אנאל זה ב 500 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת ולתת לו להתקרר לטמפרטורת החדר באוויר.

יש לאחסן את המצע מצופה בשכבות טיטניום דו-חמצני קומפקטיות ומסופוריות תחת גז חנקן לשימוש מאוחר יותר. כדי להתחיל להכין סרטים דקים של יודוביזם אוקט כסף, כסף dibismuth heptaiodide, בתא כפפות מלא חנקן בלחות נמוכה לשלב 0.3 גרם של יודיד ביסמוט שלוש, 0.06 גרם של יודיד כסף, ו 3 מיליליטר של n-butylamine. מערבולת נמרצת את התערובת עד המוצקים התמוססו בעיקר, ולאחר מכן מזרק לסנן את הפתרון מבשר באמצעות מסנן 0.2 micrometer polytetrafluoroethylene.

לאחר מכן, לתקן את המצע הרצוי על מעיל ספין ולהחיל 200 microliters של פתרון מבשר מסונן. סובב את המצע ב-6000 סל"ד למשך 30 שניות. מניחים את המצע על צלחת חמה ומחממים אותו ל 150 מעלות צלזיוס.

Anneal הסרט בטמפרטורה זו במשך 30 דקות ולאחר מכן להסיר אותו במהירות מן הצלחת החמה כדי להתרווה אותו. בתא כפפות מלא חנקן, לשלב 10 מיליגרם של P3HT ו 1 מיליליטר של כלורובנזן. מערבבים את התערובת ב 50 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות כדי להמיס לחלוטין את P3HT ולאחר מכן לסנן את התערובת עם מסנן מזרק PTFE מיקרומטר 0.2.

לאחר מכן, לתקן מצע FTO מצופה dibismuth כסף hepatiodide על דו תחמוצת טיטניום קומפקטית מזופורית על מעיל ספין. החל 100 microliters של פתרון P3HT על המצע ולסובב את המצע ב 4000 סל"ד או 30 שניות. Anneal הסרט P3HT על צלחת חמה שחומם מראש ל 130 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות.

תן למצע להתקרר לטמפרטורת החדר בתא הכפפות. לבסוף, להשתמש אידוי תרמי להפקיד 100 ננומטר של זהב ב 0.5 אנגסטרום לשנייה על המצע כדי ליצור את מגעי הזהב העליון של התא הסולארי. סרטי כסף-ביסמוט-יוד דקים, 1:2, 1:1 ויחסי טוחנות של יודיד כסף ליודיד ביסמוט-3 היו מפוברקים בשיטה זו.

הסרט 1:2 הראה שיא אחד בערך 42 מעלות, והוסיף מבנה מעוקב. פיצול שיא נצפה עבור 1:1 ו 2:1 סרטים, המציין מבנה משושה. הסרט 1:2 ספג אורכי גל ארוכים יותר מאשר הסרט 2:1 עשה.

יתר על כן, הסרט 1:2 היה משטח חלק עם דגנים גדולים ואילו חלקיקים של יודיד כסף עודף נצפו על הסרט 2:1. הסרט 1:2 נבחר כך להמשך לימודים. דיפוזיה של קרני רנטגן הצביעה על כך שטימפרטורת חישול של 150 מעלות צלזיוס נדרשה כדי שהסרט של 1:2 יתגבש לחלוטין בשלב המעוקב.

הסרט היה יציב באוויר לפחות 10 ימים. ספקטרוסקופיות FTIR הציעו כי שאריות n-butylamine נשאר מורכב חלש ביסמוט-3 יודיד וכסף יודיד בטמפרטורות חישול נמוכות יותר, דיכוי היווצרות של אבני בניין כסף ביסמוט-יוד. הגרגרים נעשו גדולים יותר ועמוסים יותר בצפיפות ככל שהטמפרטורה של חישול עלתה.

לסרטים המתויגים ב-150 מעלות צלזיוס היו גם תכונות הספיגה המתאימות ביותר לשימוש בתאים סולריים. בסך הכל, סרט דיביסמוט heptaiodide כסף annealed ב 150 מעלות צלזיוס הראה תכונות אנרגטיות מתאימות לשימוש בתאים סולאריים. טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים של תאים סולריים לסרט דק הניתנים לעיבוד כדי להמשיך לפתח מתודולוגיות עבור מוליכים למחצה חצי-למחצה כסף-ביסמוט-יוד ביישומים כגון תאים סולריים דקים ללא עופרת ויציבות אוויר.

בעת ניסיון הליך זה, ייתכן שתרצה להשתמש בלחות מבוקרת של פחות מ- 20% עבור ציפוי ספין המצע עם פתרון מבשר הכסף-ביסמוט-יוד. אם תסובבו את תספור המבשר ב-30% או מעל 30%, תוכלו לראות צהבהב בגלל תגובתי מאוד ותמונה אם אינכם יכולים לשלוט בלחות במעיל הספין, תוכלו לסובב את תספור המבשר בתא כפפות מלא N. עם זאת, אנא זכור כי עליך לטהר לחלוטין את תא הכפפות לאחר שזה נעשה.