솔루션 처리 "실버-비스무트-요오드" 삼항 박막 리드 무료 태양광 흡수에 대 한

요약

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.

초록

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.

서론

무기 박막 태양 전지 솔루션 처리 널리 전기^1,2,3,,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 아키텍처^{6, 태양광 흡수로 사용할 수 있습니다 통합 하 여 형성 될 수 있다 7,8}. perovsk....

프로토콜

1. 준비 맨-유리, 불 소 첨가의 주석 산화물 (SnO₂: F) 기판

1. 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.
2. 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

1. 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.
2. 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 ....

결과

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-b.......

토론

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.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
비스무트 (III) 요오드화물, Puratronic, 99.999 % (금속 기준)	Afa Aesar	7787-64-6	N2 충전 조건에 저장
오드화은, Premion, 99.999 % (금속 기준)	Afa Aesar	7783-96-2	N2 충전 조건에 저장
부틸 아민 99.5 %	시그마 - 알드리치	109-73-9
트리톤 X-100	시그마 - 알드리치	9002-93-1
이소프로필 알코올 (IPA)	덕산	67-63-0	전기 고순도 등급
티타늄 (IV) 이소 프로폭 사이드	시그마 알드리치	546-68-9	≥ 97.0%
에틸 알코올	시그마-알드리치	64-17-5	200 증거, ACS 시약, ≥ 99.5 %
염산	SAMCHUN	7647-01-0	초순수
사염화 티타늄 (TiCl4)	sharechem
50nm 크기의 TiO2 나노 입자 페이스트	sharechem
2- 프로판올	Sigma-Aldrich	67-63-0	무수, 99.5 %
테르 피네올	머크	8000-41-7
가열 오븐	WiseTherm
산소(O2) 플라즈마	AHTECH
X선 회절(XRD)	NaI 섬광 카운터가 있고 단색 Cu-Kα 방사선 (1.5406 Å 파장)을 사용하는 Rigaku Rigaku Miniflex 600 회절계.
푸리에 변환 적외선(FTIR)	Bruker		Bruker Tensor 27
전계 방출 주사 전자 현미경(FE-SEM)	Hitachi		SU8230
UV-Vis 스펙트럼	PerkinElmer PerkinElmer		LAMBDA 950 분광 광도계
자외선 광전자 분광법(UPS)	RBD 기기		PHI5500 Multi-Technique system

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