Soluzione di elaborazione "Silver-bismuto-iodio" ternario pellicole sottili per assorbitori di piombo fotovoltaici

Questo metodo può aiutarti a rispondere a domande chiave su come realizzare semiconduttori ternari silver-bismuto-iodio trattabili in soluzione per celle solari a film sottile ecocompatibili e adottare applicazioni. Il principale vantaggio di questa tecnica è la fabbricazione di soluzioni di argento-bismuto-iodio che viene poi utilizzato come assorbitore fotovoltaico senza piombo in celle solari a film sottile con architetture microscopiche di dispositivi. Questa tecnica ha potenziali applicazioni nella produzione di celle solari a film sottile rispettose dell'ambiente perché i semiconduttori ternari argento-bismuto-iodio sono assorbitori fotovoltaici senza piombo e stabili per l'aria.

Per iniziare a preparare la soluzione precursore per strati compatti di biossido di titanio, posizionare 8 millilitri di etanolo anidro in una fiala di vetro da 20 millilitri e iniziare a mescolarlo vigorosamente. Aggiungere 0,74 millilitri di isopropossido di titanio all'etanolo in agitazione dropwise. E poi aggiungere rapidamente 0,06 millilitri di acido cloridrico concentrato.

Mescolare la miscela per tra le 12 e le 24 ore a temperatura ambiente per formare la soluzione precursore. Successivamente, sonicare un substrato FTO nudo di un pollice per un pollice per 15 minuti ciascuno in ottossinolo-9 acquoso al 2%, acetone e alcol isopropile. Asciugare il substrato pulito in un forno a 70 gradi Celsius per un'ora e lasciarlo raffreddare a temperatura ambiente nell'aria.

Quindi, fissare il substrato su un mandrino spin coater. Riempire una siringa da 1 millilitro o 3 millilitri con una soluzione precursore compatta dello strato di biossido di titanio e attaccare un filtro siringa da 0,2 nanometri. Filtrare la soluzione in una piccola fiala.

Applicare 200 microlitri della soluzione precursore filtrata sul substrato per coprirlo completamente. Spin rivestire il substrato a 3000 giri/min per 30 secondi. Ricottura il film in forno a 500 gradi Celsius per un'ora.

Quindi spegnere il fuoco e lasciare raffreddare il substrato in aria a temperatura ambiente, che di solito richiede circa sei ore. Successivamente, immergere il substrato rivestito in una soluzione molare acquosa 0.12 di tetracloruro di titanio. Immergere il substrato in un forno a 70 gradi Celsius per 30 minuti.

Risciacquare accuratamente il substrato in acqua deionizzata in seguito per rimuovere il tetracloruro di titanio residuo. Ricottura il film a 500 gradi Celsius per un'ora e quindi lasciare raffreddare a temperatura ambiente nell'aria. Una volta raffreddato, conservare il substrato compatto rivestito di biossido di titanio sotto gas azoto per un uso successivo.

Per iniziare a preparare la soluzione precursore per uno strato mesoporous di nanoparticella di biossido di titanio in una fiala di vetro da 5 millilitri, combinare 0,5 grammi di pasta di nanoparticelle di biossido di titanio da 50 nanometri con 1,75 grammi di alcol isopropile e 0,5 grammi di terpineolo. Aggiungere una barra di agitazione al flaconcino e mescolare fino a quando la pasta non si è completamente sciolta. Questo di solito richiede circa un'ora.

Successivamente, fissare un substrato FTO compatto rivestito di biossido di titanio su uno spin coater e applicare 200 microlitri della soluzione di nanoparticelle sulla superficie del substrato. Spin rivestire il substrato a 5000 giri/min per 30 secondi. Ricottura del substrato rivestito in forno a 500 gradi Celsius per un'ora e lasciare raffreddare a temperatura ambiente.

Quindi immergere il substrato in una soluzione molare acquosa di tetracloruro di titanio a 70 gradi Celsius per 30 minuti. Risciacquare accuratamente il substrato con acqua deionizzata. Ricotto a 500 gradi Celsius per un'ora e lascialo raffreddare a temperatura ambiente nell'aria.

Conservare il substrato rivestito con strati di biossido di titanio compatti e mesoporosi sotto gas azoto per un uso successivo. Per iniziare a preparare sottili pellicole dell'iodobismuthato d'argento, l'eptaptaiodide dibismuth d'argento, in un portaoggetti pieno di azoto a bassa umidità combinano 0,3 grammi di ioduro di bismuto-tre, 0,06 grammi di ioduro d'argento e 3 millilitri di n-butilamina. Vortice vigorosamente la miscela fino a quando i solidi non si sono per lo più sciolti, quindi siringa filtrare la soluzione precursore attraverso un filtro di politetrafluoroetilene da 0,2 micrometri.

Quindi, fissare il substrato desiderato su uno spin coater e applicare 200 microlitri della soluzione precursore filtrata. Spin rivestire il substrato a 6000 giri/min per 30 secondi. Posizionare il substrato su una piastra calda e scaldarlo a 150 gradi Celsius.

Ricottura del film a quella temperatura per 30 minuti e quindi rimuoverlo rapidamente dalla piastra calda per spegnerlo. In una scatola di guanti riempita di azoto, unire 10 milligrammi di P3HT e 1 millilitro di clorobenzene. Mescolare la miscela a 50 gradi Celsius per 30 minuti per sciogliere completamente il P3HT e quindi filtrare la miscela con un filtro siringa PTFE da 0,2 micrometri.

Successivamente, fissare un substrato FTO rivestito con epatioduro dibismuth d'argento su biossido di titanio compatto e mesoporous su uno spin coater. Applicare 100 microlitri della soluzione P3HT sul substrato e girare rivestire il substrato a 4000 giri/min o 30 secondi. Ricottura del film P3HT su una piastra calda preriscaldata a 130 gradi Celsius per 10 minuti.

Lasciare raffreddare il substrato a temperatura ambiente nella scatola del guanto. Infine, utilizzare un evaporatore termico per depositare 100 nanometri d'oro a 0,5 angstrom al secondo sul substrato per formare i migliori contatti in oro della cella solare. i sottili film ternari argento-bismuto-iodio, 1:2, 1:1 e 2:1 rapporti molari di ioduro d'argento e ioduro di bismuto-3 sono stati fabbricati con questo metodo.

Il film 1:2 ha mostrato un singolo picco a circa 42 gradi, indicizzando una struttura cubica. La divisione del picco è stata osservata per i film 1:1 e 2:1, indicando una struttura esagonale. Il film 1:2 assorbiva lunghezze d'onda più lunghe rispetto al film 2:1.

Inoltre, il film 1:2 aveva una superficie liscia con grani grandi mentre particelle di ioduro d'argento in eccesso sono state osservate sul film 2:1. Il film 1:2 è stato quindi scelto per ulteriori studi. La diffrazione dei raggi X indicava che era necessaria una temperatura di ricottura di 150 gradi Celsius affinché la pellicola 1:2 si cristallizzava interamente nella fase cubica.

Il film è rimasto stabile nell'aria per almeno 10 giorni. Le spettroscopie FTIR suggerirono che la n-butilamina residua rimase debolmente complessa allo ioduro di bismuto-3 e allo ioduro d'argento a temperature di ricottura più basse, sopprimendo la formazione di mattoni di iodio-bismuto-argento. I grani divennero più grandi e più densamente imballati con l'aumentare della temperatura di ricottura.

Le pellicole ricotte a 150 gradi Celsius avevano anche le proprietà di assorbimento più adatte per l'uso nelle celle solari. Nel complesso, il film di eptamatodide dibismuth d'argento ricotto a 150 gradi Celsius mostrava proprietà energetiche adatte per l'uso delle celle solari. Questa tecnica apre la strada ai ricercatori di celle solari a film sottile processo con soluzione per sviluppare ulteriormente metodologie per semiconduttori ternari argento-bismuto-iodio in applicazioni come celle solari a film sottile senza piombo e stabili all'aria.

Durante il tentativo di questa procedura, è possibile utilizzare un'umidità controllata inferiore al 20% per il rivestimento di spin del substrato con la soluzione precursore argento-bismuto-iodio. Se giri rivestire la soluzione precursore con o superiore al 30% di umidità, vedrai giallastro a causa dell'altamente reattivo e della foto Se non riesci a controllare l'umidità nello spin coater, puoi girare rivestire la soluzione precursore in una scatola portaoggetti riempita con N. Tuttavia, tieni presente che devi eliminare completamente la scatola dei guanti dopo che è stata fatta.