Name: 太陽光発電のアプリケーションのすべての無機塩ペロブスカイト型インキを印刷インク ジェット (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-22T14:20:00.000+00:00
Duration: 7 min 42 s
Description: 学ぶインクジェット印刷による無機ハロゲン化物ペロブスカイト量子ドットインクの合成法。広面積デポジションとロールツーロール製造に適した手法で、太陽光発電や材料科学の研究に活用できます。

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この作品は、エネルギー科学研究 (ネブラスカ州) MRSEC (助成金 DMR 1420645)、チェ ・ 1565692、チェ 145533 とネブラスカ センターを通じて、全米科学財団によって支えられました。

注意: は、ラボの製品安全データシート (MSDS) 続行する前に参照してください。これらの合成のプロトコルで使用される化学物質は、健康への危険を関連付けられています。さらに、ナノ材料と比べて、バルク、その他の危険があります。ヒューム フードやグローブ ボックス、適切な個人用保護具 (保護メガネ、手袋、白衣、ズボン、閉じてつま先の靴、等) の使用を含むナノ反応を実行するときは、すべての適切な安全対策を使用してください。
1. 前駆体の合成
<ol><li>セシウム オレイン酸前駆体合成 注: N2環境下でセシウム オレイン酸が合成されます。<ol>
<li>オレイン酸 (OA) 3 つの 1.025 mL 首丸底フラスコを攪拌とセシウムの 0.203 g 炭酸 (Cs2CO3)、octadecene (ODE) 10 mL を追加します。セシウム オレイン酸前駆体 3 つのハイネックの丸底フラスコには、図 1 aに 1 が付いています。</li>
		<li>温度計や熱電対を首経由でゴム栓のいずれかに配置します。</li>
		<li>残りの首の 1 つにゴムキャップを置き、窒素ガス ラインを介してシュレンク管に 3 番目と最後の首をアタッチします。窒素ガス雰囲気下で混合物を配置します。</li>
		<li>399 mm 攪拌速度で一定の攪拌で 150 ° C に混合物を熱/s Cs2CO3まで 2.54 cm 電磁攪拌棒を使用して完全に溶解します。</li>
		<li>沈殿物およびセシウム オレイン酸と 1.1.4 の手順と同じ攪拌速度で攪拌を残すの分解を避けるために 100 ° C に温度を下げます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>オレイルアミン PbBr2前駆体の合成 注: N2環境下でオレイルアミン PbBr2前駆体が合成されています。<ol>
<li>ODE の 37.5 mL オレイルアミン (OAm)、OA、3.75 mL と PbBr 別の 3 に2首丸底フラスコを攪拌の 1.35 モルの 7.5 mL を追加します。3 つ首丸底フラスコに攪拌の OAm PbBr2図 1 aに 2 のラベルはのため。図 1 bは、混じり気のない前駆体溶液を示しています。</li>
		<li>首の 1 つに温度計や熱電対を置き、首のシールは、図 1を参照してくださいに温度計/熱電対周り高分子フィルムのいくつかの並べ替えを置きます。</li>
		<li>残りの首の 1 つのゴム栓を置き、シュレンク管を経由して窒素ガス行に 3 番目と最後の首を添付します。窒素ガス雰囲気下で混合物を配置します。</li>
		<li>599 mm/s の磁気攪拌棒を使用して PbBr2は完全に溶解するまで攪拌速度で一定の攪拌で 100 ° C に混合物を熱する。一定攪拌下で前駆体溶液は図 1の c に示すように、完全に溶存前駆体溶液が図 1d に表示されます。</li>
		<li>一定の攪拌で 170 ° C に混合物を加熱、下 170 ° C の熱を攪拌が去れば図 1d で見られる 170 ° C に達する、混合物受ける濃い黄色への色の変化に注意してください。</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. CsPbBr3量子ドット合成
<ol><li>図 2に示すように、ゴム隔壁を通して首の 3 つのフラスコからセシウム オレイン酸前駆体の 1.375 mL を抽出 10 cm 長い 18 ゲージ針で 2 mL ガラス製注射器を使用します。</li>
	<li>経由でゴムキャップ、図 2b に示すように、OAm PbBr2前駆体を含む 3 つの首フラスコにセシウム オレイン酸前駆体の 1.375 mL すばやく注入します。オブザーバブルの色変更、鮮やかな黄緑色、図 2c に示すように必要があります。</li>
	<li>セシウム オレイン酸前駆体、待機 5 s を注射した後、熱から首の 3 つのフラスコを削除し、図 3に示すように、0 の ° C で氷水風呂に三首丸底フラスコに没頭します。</li>
	<li>分割首の 3 つのフラスコでソリューション同様に試験管 2 本、約 25 mL の試験管あたり。</li>
	<li>、各液にアセトン 25 mL を追加し、以下のパラメーターを使用して遠心分離機で区切ります。</li>
	<li>図 3 bに示すように、部屋の温度設定で 5 分間 2431.65 × g で遠心分離機を用いた量子ドットで区切ります。</li>
	<li>空のテスト チューブに上清を注ぐことによって図 3 cで示すように、上清および遠心量子ドットで区切ります。</li>
	<li>最後に、10-25 mL のヘキサンかシクロヘキサンに区切られた量子ドットを溶解します。このソリューションは、印刷薄膜インクジェット プリンタ カートリッジのインクとして使用できます。 注: 市販のインクジェットプリンターは、すべて量子ドット薄膜無機ハロゲン化物系ペロブスカイト型インキを印刷する使用されました。非晶質のガラスとインジウムスズ酸化物のこのプロトコル基板コーティング ポリエチレンテレフタル酸塩 (ペット/伊藤) は測定中に使用されていました。確実基板表面を印刷する前にクリーンな状態に、基板はメタノール洗浄後アセトン洗浄を使用して掃除しました。</li>
</ol>3. プリンター ヘッドのクリーニング
<ol><li>まず、プリンターが接続されると電源オンでインク カートリッジやプリンタ ヘッドへのアクセスを得るためにかどうかを確認します。</li>
	<li>プリンタ ヘッドからインク カートリッジを取り外します、プリンターの上部を開くと中心位置と照らされるインク カートリッジの下に赤いライトに戻りますインク カートリッジを待って、すべてのカートリッジを取り外します。</li>
	<li>プリント ヘッドを右に少し移動、図 4に示すように、場所に滞在するトレイをできるようにインク トレイにガードを引き出します。インク トレイの背面に到達し、プリント ヘッドの 2 つの半分を分離するプラスティックのピンチします。軽く引いて、プリント ヘッドを簡単に削除されます。</li>
	<li>プリント ヘッドをきれいにするには、暖かい水の少数のミリメートルの料理を準備します。冠水した下部にスリットが付いている水にヘッドを置きます。プリント ヘッドにダメージを与える可能性がありますこのため背面緑の電子部品と、水との接触を避けます。</li>
	<li>抵抗器に水をドロップするのにピペットと暖かい水を使用します。プリント ヘッドをぬるま湯に 1-2 時間で座っているままにします。</li>
	<li>暖かい水に浸漬し終わったら、ラボ組織上プリンタ ヘッドを配置し、少なくとも 20 分避けるためワイプから繊維がはまり、スリット インクが分配されるため、プリント ヘッドの下を拭くを乾燥に残します。</li>
	<li>プリント ヘッドをその位置に戻り、ガードを元の位置に押し戻します。</li>
</ol>4. 印刷ペロブスカイト型量子ドットをインクします。
注: このプロトコルは、剛 CD ディスク トレイの助けを借りて Cd に CD ラベルを印刷する機能を含むインク ジェット プリンターを使用します。1 つ好みの形状や、基板のサイズをカットして正確なサイズと目的の基板の形状に印刷 CD ディスク自体、黒のインクを使用して図 5に示すように、印刷のペロブスカイトする前に勧めします。
<ol><li>ディスクの端に直線を引き、CD ディスク トレイにそれ。このように、CD テンプレートは並ぶことができる同じ方法たびに、な目的の場所に印刷するインク。</li>
	<li>ディスクに印刷インクのイメージに基板を置きます。基板は、図 5b に示すように、両面テープまたはいくつかの他の接着剤を使ってその場で開催できます。</li>
	<li>インク カートリッジを充填する前にオレンジ色のカバーが正しくインストールされるようインク カートリッジの底面に図 6に示すように。これは、カートリッジの下にこぼれることからインクを防ぐ。</li>
	<li>図 6に示すように、ステップ、2.9 のようにインクのソリューションが作成され、カートリッジのカバーは、一度を使用インク カートリッジの上部に量子ドットのインクを注入するピペットを。 それが飽和状態になります、残りのインクをスポンジの横にあるコンパートメントに格納されますまで注: 量子ドット インクがスポンジによって吸収されます。それがほぼいっぱいになると、インクが上部から脱出できるので過充填この区画を避けてください。</li>
	<li>カートリッジは、希望の金額に満ちている、一度ゴム栓の上部を接続し、オレンジ底部カバーを慎重に取り外します。この操作を実行するとき、底を通って脱出する少しインクの準備。</li>
	<li>プリンタ ヘッドにインク カートリッジを配置、図 6 bに示すように、カチッを必ず残りのカートリッジ、空または図 6c に示すように、次の手順に進む前に完全に挿入してください。</li>
	<li>プリンターを閉じるし、プリンタ ヘッド プリンターの右端側に戻るを待ちます。</li>
	<li>量子ドットを含むインク カートリッジの色に対応する印刷されるイメージの色を確認します。シアン、マゼンタ、またはイエローの立体像は、最高動作するように発見されている (黒 2 つの黒のカートリッジがあるのでわかりにくい)。</li>
	<li>右下隅のフォローで印刷をクリック、画面に表示される指示。</li>
	<li>プリンターがウォーム アップ中、チェック ディスクがディスク トレイに正しく配置されるよう、期待される場所を正確に画面上のイメージが印刷されます。</li>
	<li>命令は、ユーザーがプリンターのディスク カバーを開けてマシンにディスクを含むディスク ・ トレイを挿入する画面に表示されます。この操作を実行、プリンターの再開 (オレンジ色点滅) ボタンを押してや、図 7 a及び7 bに示すように、画面の「OK」ボタンをクリックしてキーを押します。</li>
	<li>この時点でプリンターは、ディスク トレイや、基板上の印刷ペロブスカイト受け入れる、印刷が終了するとチェックの共通の問題は、インクが目詰まりとして基板上に実際に印刷されること。<ol>
<li>図 7c に類似した何かをする印刷が動作しなかった場合、基板上、紫外線 (UV) ランプを保持それ以外の場合が、ある luminescing図 7d のように映画上記プロトコルが正しく働いていた場合。</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Weber, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CH3NH3PbX3%2C+ein+Pb%28II%29-System+mit+kubischer+Perowskitstruktur+%2F+CH3NH3PbX3%2C+a+Pb%28II%29-System+with+Cubic+Perovskite+Structure%5BTitle%5D)+AND+%22Zeitschrift+f%C3%BCr+Naturforschung+B%22%5BJournal%5D)">CH3NH3PbX3, ein Pb(II)-System mit kubischer Perowskitstruktur / CH3NH3PbX3, a Pb(II)-System with Cubic Perovskite Structure.</a> Zeitschrift für Naturforschung B. 33, 1443-1445 (1978).</li>
<li>Weber, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%28+x+%3D+0-3+%29%2C+ein+Sn+%28+II+%29+-System+mit+kubischer+Perowskitstruktur%5BTitle%5D)+AND+%22Zeitschrift+f%C3%BCr+Naturforschung+B%22%5BJournal%5D)">( x = 0-3 ), ein Sn ( II ) -System mit kubischer Perowskitstruktur.</a> Zeitschrift für Naturforschung B. 33, 862-865 (1978).</li>
<li>Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., Miyasaka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organometal+Halide+Perovskites+as+Visible-Light+Sensitizers+for+Photovoltaic+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells.</a> Journal of the American Chemical Society. 131, 6050-6051 (2009).</li>
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<li>Jia, Y., Kerner, R. A., Grede, A. J., Rand, B. P., Giebink, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous-wave+lasing+in+an+organic-inorganic+lead+halide+perovskite+semiconductor%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">Continuous-wave lasing in an organic-inorganic lead halide perovskite semiconductor.</a> Nature Photonics. 11 (12), 784-788 (2017).</li>
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<li>Yakunin, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-threshold+amplified+spontaneous+emission+and+lasing+from+colloidal+nanocrystals+of+caesium+lead+halide+perovskites%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Low-threshold amplified spontaneous emission and lasing from colloidal nanocrystals of caesium lead halide perovskites.</a> Nature Communications. 6, 1-8 (2015).</li>
<li>Fu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broad+Wavelength+Tunable+Robust+Lasing+from+Single-Crystal+Nanowires+of+Cesium+Lead+Halide+Perovskites+%28CsPbX3%2C+X+%3D+Cl%2C+Br%2C+I%29%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Broad Wavelength Tunable Robust Lasing from Single-Crystal Nanowires of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX3, X = Cl, Br, I).</a> ACS Nano. 10 (8), 7963-7972 (2016).</li>
<li>Jeong, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-Inorganic+CsPbI+3+Perovskite+Phase-Stabilized+by+Poly%28ethylene+oxide%29+for+Red-Light-Emitting+Diodes%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">All-Inorganic CsPbI 3 Perovskite Phase-Stabilized by Poly(ethylene oxide) for Red-Light-Emitting Diodes.</a> Advanced Functional Materials. , 1706401(2018).</li>
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<li>Stoumpos, C. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crystal+growth+of+the+perovskite+semiconductor+CsPbBr3%3A+A+new+material+for+high-energy+radiation+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Crystal+Growth+and+Design%22%5BJournal%5D)">Crystal growth of the perovskite semiconductor CsPbBr3: A new material for high-energy radiation detection.</a> Crystal Growth and Design. 13 (7), 2722-2727 (2013).</li>
<li>Ilie, C. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inkjet+printable-photoactive+all+inorganic+perovskite+films+with+long+effective+photocarrier+lifetimes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Inkjet printable-photoactive all inorganic perovskite films with long effective photocarrier lifetimes.</a> Journal of Physics Condensed Matter. 30 (18), 18LT02 (2018).</li>
<li>Shoaib, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directional+Growth+of+Ultralong+CsPbBr3Perovskite+Nanowires+for+High-Performance+Photodetectors%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Directional Growth of Ultralong CsPbBr3Perovskite Nanowires for High-Performance Photodetectors.</a> Journal of the American Chemical Society. 139 (44), 15592-15595 (2017).</li>
<li>Swarnkar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+dot-induced+phase+stabilization+of+a-CsPbI3+perovskite+for+high-efficiency+photovoltaics%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Quantum dot-induced phase stabilization of a-CsPbI3 perovskite for high-efficiency photovoltaics.</a> Science. 354 (6308), 92-96 (2016).</li>
<li>Kumar, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lead-free+halide+perovskite+solar+cells+with+high+photocurrents+realized+through+vacancy+modulation%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Lead-free halide perovskite solar cells with high photocurrents realized through vacancy modulation.</a> Advanced Materials. 26 (41), 7122-7127 (2014).</li>
<li>Burschka, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+deposition+as+a+route+to+high-performance+perovskite-sensitized+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells.</a> Nature. 499 (7458), 316-319 (2013).</li>
<li>Dirin, D. N., Cherniukh, I., Yakunin, S., Shynkarenko, Y., Kovalenko, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-Grown+CsPbBr+3+Perovskite+Single+Crystals+for+Photon+Detection%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Solution-Grown CsPbBr 3 Perovskite Single Crystals for Photon Detection.</a> Chemistry of Materials. 28 (23), 8470-8474 (2016).</li>
<li>Zhou, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vapor+Growth+and+Tunable+Lasing+of+Band+Gap+Engineered+Cesium+Lead+Halide+Perovskite+Micro%2FNanorods+with+Triangular+Cross+Section%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Vapor Growth and Tunable Lasing of Band Gap Engineered Cesium Lead Halide Perovskite Micro/Nanorods with Triangular Cross Section.</a> ACS Nano. 11 (2), 1189-1195 (2017).</li>
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</ol>

著者は、金融利害と明らかに何もあります。

最終的なプリント用フィルムに影響するインク ジェット印刷プロセスに関与する多くのパラメーターがあります。これらのすべてのパラメーターの説明このプロトコルの範囲外ですが、このプロトコルは、ソリューション ベースの合成と蒸着法に焦点を当て、それは他のよく知られているソリューション ベースの成膜方法に短い比較を与える適切な:スピン コーティング法とドクターブレード法。
スピン コーティング法は非常に速く、均一な膜を生成する、低コスト。膜厚は、粘度とスピン塗布装置の回転速度を調整することによって変えることができます。スピン コーティングは材料のほとんどは回転後表面から放出されるので非常に無駄に知られています。スピン コーティング、また遅いプロセスがサンプルであるため、スピン コーティングは大規模な処理のために適していなかった。反対側にも低コスト ・簡単操作であるドクターブレード方式です。本当の利点は、フィルムの均一な厚みが、ドクターブレード方式が非常に遅いと材料の膨大な量の廃棄物します。スピン コーティングとドクターブレードの両方の方法のようなインク ジェット印刷は低コストです。デザインし...

ディーター ・ ヴェーバー 1978年1,2で最初の有機-無機ハイブリッド ハロゲン化ペロブスカイトを合成しました。約 30 年後の 2009 年、小嶋昭弘との共同研究とし作製した太陽光発電素子でウェーバー、すなわち合成同じ有機-無機ハイブリッド ハロゲン化ペロブスカイト、CH3NH3PbI3 CH3NH3PbBr33。これらの実験は、有機無機ハイブリッド ハロゲン化ペロブスカイトの光電変換特性に焦点を当て研究のそれに続く津波の始まりだった。2018 年まで 2009 年からデバイスの電力変換効率大幅に 3.83 からに増加 23% 以上4、有機-無機ハイブリッド ハロゲン化ペロブスカイト Si ベースに匹敵する太陽電池。として有機-無機ハロゲン化物系ペロブスカイト型と無機ハロゲン化物系ペロブスカイト型を獲得し始めた研究コミュニティの牽引 0.95最初の太陽光発電装置の効率を測定したとき 2012 年頃。2012 年すべて無機ハロゲン化物系ペロブスカイト型は實ら2017年研究と同じく 13% 以上を用いていくつかのデバイスの効率と長い道のりを歩んでいます。6有機系、無機系ペロブスカイト型レーザー7,8,9,10、光発光ダイオード11、に関連するアプリケーションを見つける12,もちろん太陽光発電アプリケーション5,15,17,18、写真検出15,16、高エネルギー放射線検出14 13.過去 10 年間ほとんど、科学者から浮上している多くの異なる合成技術と真空処理解法に至るエンジニア気相蒸着技術19,20,21。塗布法を用いた合成塩ペロブスカイトは、15の印刷インク ジェット用インキとして簡単に雇用できる有利です。
1987 年に、最初の太陽電池のインク ジェット印刷の使用を示した報告。その後、科学者やエンジニアは、無機太陽電池セルはすべて魅力的な性能を正常に印刷する方法を求めている、低い実装コスト22。インク ジェット印刷太陽電池は、一般的な真空ベース作製方法のいくつかと比較して多くの利点があります。インク ジェット印刷法の重要な側面は、ソリューション ベースの材料をインクとして使用することです。これは無機ペロブスカイト型インキ、安易な湿式化学法で合成することができますなど、多くの異なる材料の試験のためにドアを開きます。つまり、太陽電池材料のインク ジェット印刷は、ラピッドプロトタイピングへ低コストのルートです。インク ジェット印刷では、大気の状態で低温のデザインによって印刷フレキシブル基板上に大規模な領域を印刷することができるという利点もあります。さらに、インク ジェット印刷は高い現実的な低コストのロール ・ ツー ・ ロール実装23,24を可能にする大量生産に適しています。
この記事で最初に合成無機ペロブスカイト型量子ドット インクのインク ジェット印刷と関連する手順をについて説明します。その後、印刷、インク ジェット印刷市販のインクジェットプリンターを使用して光フィルムの実際の手技のインクを準備するための追加の手順をについて説明します。最後に、我々 は適切な化学、結晶組成高品質デバイスのパフォーマンスのための映画を確実にするために必要なプリント用フィルムの特性をについて説明します。

<table><tbody><tr><td>オレイン酸、90%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>364525</td><td>テクニカルグレード</td></tr><tr><td>オレイラミン、70%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>O7805</td><td>テクニカルグレード</td></tr><tr><td>1-オクタデセン、90%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>O806</td><td>テクニカルグレード</td></tr><tr><td>アセトン、>95%</td><td>Fisher</td><td>67641</td><td>認定 ACS</td></tr><tr><td>炭酸セシウム、99%</td> <td>Chem-Impex</td><td>1955</td><td>アッセイ</td></tr><tr><td>ヘキサン、98.5%</td><td>シグマアルドリッチ</td><td>178918</td><td>異性体シ</td></tr><tr><td>クロヘキサンの混合物、99.9%</td><td>シグマアルドリッチ</td><td>110827</td><td></td></tr><tr><td>鉛(II)臭化物、98%</td><td>シグマアルドリッチ</td><td>211141</td><td></td></tr><tr><td>鉛(II)ヨウ化物、99%</td><td>シグマアルドリッチ</td><td>211168</td><td></td></tr></tbody></table>

太陽光発電のアプリケーションのすべての無機塩ペロブスカイト型インキを印刷インク ジェット

Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications

光無機ペロブスカイト型量子ドット インキ、合成のインクを使用して、インク ジェット プリンターの蒸着法を合成する方法の例を示します。インク合成は、単純な湿式化学反応に基づいており、インク ジェットの印刷プロトコルは、安易なステップ バイ ステップ方法。インク ジェット印刷薄膜 x 線回折法、光吸収分光、発光分光、電子輸送測定によって特徴づけられています。印刷された量子ドット薄膜の x 線回折は、結晶の (001) 配向と斜方晶系の室温相と一致を示します。その他の評価方法と組み合わせて、x 線回折測定フィルム インク ジェット印刷法によって得られる高品質を表示します。

結晶構造解析
無機ペロブスカイトの合成について、結晶構造の特性が重要です。X 線回折 (XRD) は、1.54 Å 波長 Cu Kα光源を使用して回折装置で室温で空気で行われました。図 8に示すように、室温斜方晶結晶 CsPbBr3量子ドット インクにつながる必要があります上記プロトコルを使用して、します。
X 線回折の結果、図 8に示すように、結晶 CsPbBr3 QD インクではインク ジェット印刷プロセスの後の斜方晶室温ペロブスカイトを維持文学8のレポートとよく一致することを示す,...

無機鉛ハロゲン ハイブリッド ペロブスカイト型量子ドット インク ジェット印刷用インキとポスト解析技術とインク ジェット プリンターで量子ドット インキの印刷と準備のためのプロトコルを合成するためのプロトコルが表示されます。

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are ...

この技術の主な利点は、ロールツーロール製造のための高い可能性を示唆し、設計による広い面積堆積、迅速なプロトタイピングおよび印刷に適していることです。このシステムは無機光起電力に関する洞察を提供することができますが、有機太陽光発電や生物物理学などの他のシステムにも適用できます。化学合成手順を実証するのは、シニツキー研究所の学部生であるメイソン・マコーミックです。イリー研究所のディラン・リッチモンドがインプリンティング手順を実証します。セシウムオレ酸前駆体を調製するには、2.54センチメートルの磁気攪拌棒を含む3つの首の丸い底フラスコに0.203グラムのセシウム炭酸セシウム10ミリリットルのオオクダデセンと1.025ミリリットルのオレイン酸を加える。ゴム中隔を介して丸い底フラスコの首の1つに温度計を置きます。次に、丸い底フラスコの残りの首の1つにゴム中隔を置き、シュレンクラインを介して窒素ガスラインに3番目の首を取り付けます。混合物を窒素雰囲気下に置きます。炭酸セシウムが完全に溶解するまで、1秒間に399ミリメートルの攪拌速度で一定の攪拌で混合物を150°Cに加熱します。これに続いて、セシウムオレ酸の沈殿と分解を避けるために摂氏100度に温度を下げ、毎秒399ミリメートルの攪拌速度で攪拌を続けます。オレインアミン鉛臭化物前駆体を調製するには、オクタデセン7.5ミリリットルのオクタデセン37.5ミリリットルの臭化鉛37.5ミリリットルとオレイン酸3.75ミリリットルを磁気攪拌棒を含む3つの首の丸い底フラスコに加える。次に、丸い底フラスコの首の1つに温度計を置き、ポリマーフィルムでシールします。丸い底フラスコの残りの首の1つにゴム中隔を置き、シュレンクラインを介して窒素ガスラインに3番目の首を取り付けます。窒素雰囲気の下に混合物を置きます。臭化鉛が完全に溶解するまで、1秒間に599ミリメートルの攪拌速度で一定の攪拌で混合物を100°Cに加熱します。今、一定の攪拌で170度に混合物を加熱し、温度が摂氏170度に達したら、濃い黄色に色の変化を観察します。摂氏170度で撹拌を続けます。長さ10センチメートルの18ゲージ針エキス1.375ミリリットルのセシウムオレ酸前駆体を3つの首の丸い底フラスコから2ミリリットルのガラス注射器を使用する。この前駆体を、オレイラミン鉛臭化前駆体を含む3つの首の丸い底フラスコに素早く注入します。5秒待った後、3つの首の丸い底フラスコを熱から取り出し、氷水浴に浸します。3つの首の丸い底フラスコの溶液を2つの試験管に均等に分けます。上清溶液のそれぞれに25ミリリットルのアセトンを加えます。次に、2431.65Gの遠心分離機を用いて量子ドットを室温で5分間分離する。分離した量子ドットをシクロヘキサンの10~25ミリリットルに溶解する。インクが目的の場所に印刷されるようにするには、ディスクの端に直線を引き、CD ディスク トレイに進みます。ディスクに印刷したインク画像の上に所望の基板を貼り付け、両面テープなどの接着剤を使用してディスクに貼り付けます。インクカートリッジを充填する前に、インクカートリッジの底面にオレンジ色のカバーが正しく取り付けられていることを確認して、インクがこぼれないようにしてください。ピペットを使用して、調製した量子ドットインクをインクカートリッジの上部に注入します。カートリッジが必要な量のインクに充填されたら、上部にゴム中隔を差し込み、オレンジ色のカバーを慎重に取り外します。次に、インクカートリッジをプリンタヘッドに入れ、それが所定の位置にスナップしていることを確認します。次の手順に進む前に残りのカートリッジを挿入します。この時点で、プリンタはディスクトレイを受け入れ、基板上にペロブスカイトを印刷します。印刷が完了した後、インクが実際に詰まりとして基板に印刷されていることを確認することは、一般的な問題です。最後に、印刷が成功し、発光フィルムが観察されているかどうかを確認するために、基板の上にUVランプを保持します。合成した無機ペロブスカイトの特性評価は、結晶構造を確認するために不可欠である。X線の折り返し結果は、このプロトコルを用いて調製した結晶セシウム鉛臭化物量子ドットインクが、インクジェット印刷プロセス後に正交性の室温ペロブスカイト構造を維持することを示している。これらの無機ペロブスカイト量子ドットの光学特性は、無機原子とハロゲン化原子の量子ドットサイズおよび化学量体測定に敏感であるということはよく知られている。セシウム鉛臭化物の光発光プロファイルは、520ナノメートルの周りのピークを示し、光学吸収プロファイルは440ナノメートルの周りの興奮性ピークを示す。ここに示すように、現在の電圧と容量の電圧測定は、暗くて明るい条件下で印刷されたフィルムのために撮影されました。照明の下で測定された種類は直線的に増加し、フィルムが光活性であることを示す。フィルムは、照明が存在しない場合、暗い条件下で非常に低い容量を示します。ここで見ることができるように。光照明下ではゼロバイアス測定容量が増加し、フィルムが光活性であることを示すもう一つの指標です。この手順を試みる間は、プリンタヘッドとガスケットの両方をできるだけ清潔に保つことを忘れないでください。これは最終的に印刷の成功を指示します。この手順に従って、プローブ顕微鏡法や時間分解された発光などの他の方法は、表面の終端と表面形態、および励起組換えダイナミクスとは何かのような追加の質問に答えるために行うことができます。開発後、化学、物理学、材料科学の分野の研究者が、有機および無機半導体材料と関連するデバイスインターフェースで構成されるロール・ツー・ロールの太陽光発電システムを探求する道を開きました。この技術は、ネブラスカ大学リンカーン校の上層レベルの無機化学研究室コースで導入され、カリセザル合成や量子サイズの影響から太陽光発電や再生可能エネルギーに至るまで、さまざまな重要な概念を学生に紹介するために導入された素晴らしい教育ツールであることが判明しました。ヘキサン、シクロヘキサン、アセトンなどの鉛ベースの製品や溶剤を使用することは非常に危険であり、適切な防護服や適切な換気を使用するなどの予防措置は、常にこの手順を実行するときに取られるべきであることを忘れないでください。

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Research

JoVE Journal

Chemistry

化学

ここでは、シンクロトロン散乱技術を使用して、ミニスロットダイコーターを用いた有機薄膜太陽電池を製造するためのプロトコルとインライン関連構造の特徴付けを示します。...

バルクヘテロ接合太陽電池の印刷作製とその場で形態キャラクタリゼーション

この論文は、色素増感太陽電池の製造に対するインクジェット印刷の適合性を調査します。バインダーフリーのTiO2ナノ粒子インクを配合し、FTOガラス基板上に印刷しました。印刷された層は、0.25cm2の活性面積と3.5%の効率を持つセルに作製されました。...

色素増感太陽電池用二酸化チタンのデジタル印刷

このプロトコルは、非導電性表面上に薄膜電子回路を製造するための層による無機ナノクリスタル膜の合成及び溶液堆積を記載しています。溶剤安定化インクは、堆積後の配位子交換及び焼結次のスピンおよびスプレーコーティングによりガラス基板上に完全な光起電力素子を製造することができます。...

完全に解決策が処理無機ナノ結晶太陽電池素子の作製

電子受容体と電子供与性ポリマーの製造であるTiアルコキシドに基づいて完全に印刷可能な、フラーレンのない、非常に空気中で安定な、バルクヘテロ接合太陽電池のための方法がここに記載されています。また、チタンアルコキシド単位の分子嵩高を通して光活性層の形態を制御するための方法が報告されています。...

チタンアルコキシドおよび半導体ポリマーに基づいて、完全に印刷可能な有機 - 無機バルクヘテロ接合太陽電池用形態制御

我々は、結晶構造、状態密度、エネルギーレベル、および最終的に太陽電池の性能を比較することにより、有機/無機ペロブスカイト薄膜の別の製造方法の効果について鋭意研究を提示します。...

製膜上のハイブリッドペロブスカイト製造方法、電子構造、および太陽電池の性能に及ぼす影響

ここでは、非常に効率的なペロブスカイト型太陽電池を実現するために、一価カチオンの添加剤の組み込みを介して溶液処理CH 3 NH 3 PBI 3の特性を調整するためのプロトコルを提示します。...

CHの一価の陽イオンドーピング<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt;効率的なペロブスカイト太陽電池用

ここでは、提案は CH3NH3の合成のためのプロトコル CH3NH3Br 前駆体と、その後ピンホール フリー、連続 CH3NH PbI3 xBrx 3薄膜形成のため、高効率太陽電池と他のオプトエレクトロニクス...

可変バンド ギャップ ピンホール フリー メチル鉛ハライド ペロブスカイト薄膜の低圧蒸気支援ソリューション プロセス

本研究では、リガンド支援再沈殿法によるコロイド量子閉じ込め鉛ハロゲン化ハロフスキートナノ血小板ナノ血小板の表面室温合成を実証する。合成されたナノ血小板は、組成物および厚さを変化させることによって、可視範囲全体でスペクトル的に狭い光学的特徴および連続的なスペクトルツナビリティを示す。...

リガンド支援再沈殿によるコロイド鉛ハライドペロブスカイトナノ血小板のフェイシャル合成

本論文は、ロールツーロールスロットダイコーティングされた非フラーレン有機太陽光発電上のインクを乾燥させるinitu...

実験室X線計装による有機太陽電池のロールツーロールコーティングにおけるその場放牧発生率小角X線散乱

ペロブスカイトおよびメゾスコピック・チオ2 膜の合成に用いられるフラッシュ赤外線アニール法について述べている。アニーリングパラメータは、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)ガラスおよび酸化スズコーティングポリエチレンテレフタレート(ITO...

ペロブスカイト太陽電池処理用フラッシュ赤外線アニール

学ぶインクジェット印刷による無機ハロゲン化物ペロブスカイト量子ドットインクの合成法。広面積デポジションとロールツーロール製造に適した手法で、太陽光発電や材料科学の研究に活用できます。

太陽光発電のアプリケーションのすべての無機塩ペロブスカイト型インキを印刷インクジェット

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