Summary
Здесь, мы представляем подробные протоколы для решения обработано серебро висмут йод (АГ-Bi-I) троичной полупроводниковых пленок на TiO2-покрытая прозрачным электродов и их потенциальное применение как воздух stable и свинца бесплатно оптоэлектронные устройства.
Abstract
На основе висмута гибридные перовскитов рассматриваются как перспективных фото активные полупроводников для окружающей среды и воздуха stable солнечной ячейки приложений. Однако бедные поверхности морфологии и относительно высокой bandgap энергий ограничили их потенциал. Серебро висмут йод (Ag-Bi-I) является перспективным полупроводниковых оптоэлектронных устройств. Таким образом мы демонстрируем изготовление Ag-Bi я троичного тонких пленок, с использованием материала решения обработки. Результате тонких пленок проявлять контролируемой поверхности морфологии и оптических нанофотоэлектролиза, согласно их тепловой температуры отжига. Кроме того, сообщалось, что АГ-Bi я тройных систем кристаллизуются индекс AgBi2я7, Ag2ВП5и т.д. по словам соотношение химических веществ – прекурсоров. Решение обработано индекс AgBi2я7 тонких пленок проявлять кубической фазы кристаллической структуры, плотные, Пинхол бесплатный морфологии поверхности с зернами размером от 200 до 800 Нм и косвенные bandgap 1.87 eV. В результате индекс AgBi2я7 тонких пленок показать хороший кондиционер энергии и стабильности группы диаграмм, а также поверхности морфологии и оптических нанофотоэлектролиза подходит для свинца и воздуха stable сингл сочленения солнечных батарей. Совсем недавно солнечных батарей с 4,3% эффективности преобразования энергии был получен путем оптимизации Ag-Bi я кристалл композиции и архитектуры устройств солнечных батарей.
Introduction
Решение обработанных неорганическими тонкопленочных солнечных батарей были широко изучены многих исследователей, стремящихся преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество1,2,3,4,5. С развитием архитектуры материала синтеза и устройства ведущий галогенид основе перовскитов поступили быть лучшим амортизаторы солнечных батарей с эффективности преобразования энергии (PCE) больше 22%5. Однако растет обеспокоенность по поводу использования токсичных свинца, а также вопросы стабильности свинца галоидных перовскита, сам.
Недавно было сообщено, что на основе висмута гибридные перовскитов может быть создана путем включения моновалентной катионов в сложных блок Иодид висмута и что они могут использоваться как фотоэлектрические амортизаторы в мезоскопических фотоэлемент архитектуры6, 7,8. Ведущую роль в перовскитов может быть заменен с висмута, который имеет 6s2 наружная Лон пара; Однако пока только обычных свинцовых галоидных методологии были использованы для совместной работы на основе висмута перовскитов со сложными кристаллических структур, несмотря на тот факт, что они имеют различные степени окисления и химические свойства9. Кроме того эти перовскитов имеют плохой поверхности морфологии и производят относительно толстые фильмов в контексте приложений тонкопленочных устройств; Таким образом они имеют плохой фотоэлектрических производительность с высоким запрещенной зоны энергии (> 2 eV)6,,78. Таким образом мы стремились найти новый метод для производства на основе висмута тонкопленочных полупроводников, которые являются экологически чистые, воздух стабильной, и имеют низкий запрещенной зоны энергии (< 2 eV), учитывая дизайн материала и методологии.
Мы представляем решение обработано Ag-Bi я троичного тонких пленок, которые могут быть кристаллизуется в индекс AgBi2я7 и Ag2ВП-5, для свинца и воздуха stable полупроводников10,11. В это исследование индекс AgBi2я7 композиция, n бутиламин используется как растворитель одновременно распустить йодистого серебра (AgI) и висмута йодид (3ВП) прекурсоров. Смесь спин литой и отожженной при 150 ° C на 30 мин в N2-заполнены перчаточный ящик; Впоследствии фильмы закалку до комнатной температуры. Результирующая тонких пленок Браун черный цвет. Кроме того на поверхности морфологии и кристалл состав тройных систем Ag-Bi я находятся под контролем температуры нагрева при отжиге и прекурсоров соотношение AgI/ВП3. В результате индекс AgBi2я7 тонких пленок проявлять кубической фазы кристаллической структуры, густой и гладкой поверхности морфологии с большими зерна 200-800 Нм в размер и оптический полоса разрыв 1.87 eV, начинают поглощать свет с длиной волны 740 Нм . Недавно сообщалось, что оптимизируя кристалл композиции и архитектуры устройств, Ag-Bi я троичного тонкопленочных солнечных элементов может достичь PCE 4,3%.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Подготовка голые стекла, легированный фтором оксида олова (SnO2: F) подложках
- Чтобы очистить голые стекло, легированный фтором оксид олова (ИТО) субстратов, sonicate их последовательно в водный раствор, содержащий 2% Тритон, деионизированную (DI) воды, ацетон и изопропиловый спирт (IPA), продолжительностью 15 мин.
- Положите очищенный субстратов в Отопление печи при 70 ° C для 1 h удалить остаточные МФА.
2. Подготовка компактных TiO2 слоя (2c Тио) блокировать электроны
- Для приготовления раствора прекурсоров c-TiO2 оставьте 0,74 мл титана isopropoxide (TTIP) медленно в 8 мл безводного этилового спирта (EtOH) при перемешивании энергично и затем быстро внедрить 0,06 мл соляной кислоты (HCl) в решение. Смешайте полученный раствор на ночь при комнатной температуре.
Примечание: Используйте стеклянный флакон 20 мл, 35-37% концентрации HCl и магнитной мешалкой. - Фильтр подготовленный c-TiO2 прекурсоров решения с помощью шприца и 0,2 мкм поры фильтра, поместите его на очищенную FTO подложку и затем спин литой субстрата при 3000 об/мин за 30 s.
- Термически отжиг субстратов путем нагревать их в духовке при температуре 500 ° C в течение 1 ч, а затем дать им остыть до комнатной температуры.
- Замочите субстратов в водном растворе 0,12 М титана тетрахлорид (4TiCl) при 70 ° C за 30 минут, а затем вымыть их тщательно с помощью DI воды для удаления любых остаточных TiCl4.
- Термически отжиг субстратов на 500 ° C в течение 1 ч, а затем дать им остыть до комнатной температуры для поверхностное улучшение c-TiO2 слоя. Хранить в результате c-TiO2-покрытием субстратов в N2-заполнены условий до использования.
3. Подготовка мезопористых TiO2 слоя (2m Тио) для улучшения извлечения электрона
- Для подготовки решения прекурсоров m-TiO2 , добавить 1 g 50 Нм размера TiO2 наночастиц вставить (SC-HT040) в 10 мл флаконе стекла с 3.5 g 2-пропанол и 1 g терпинеола и затем перемешайте все до тех пор, пока паста идеально растворяется.
Примечание: 50 Нм размера TiO2 наночастиц пасты высоковязких и должны быть тщательно обработаны с помощью шпателя. - Спин литой 200 мкл подготовленный 50 Нм размера TiO2 наночастиц вставить решения при 5000 об/мин за 30 s на c-TiO2-покрытием FTO субстратов.
- Термически отжиг результате субстратов в духовке при температуре 500 ° C в течение 1 ч, а затем дать им остыть до комнатной температуры.
- Замочите субстратов в растворе4 TiCl 0,12 М при 70 ° C за 30 минут, а затем вымыть их полностью с помощью DI воды для удаления любых остаточных TiCl4.
- Термически отжиг субстратов на 500 ° C в течение 1 ч, а затем дать им остыть до комнатной температуры для поверхностное улучшение м-TiO2 слоя. Магазин результате c-TiO2- и м-TiO2-покрытием субстратов в N2-заполнены условия пока не используется.
4. Изготовление индекс AgBi2я7 тонких пленок
- Лечить голые стеклянные подложки под лампу ультрафиолетового (УФ) с интенсивностью 45 мА/см2 с озона УФ очиститель для 10 мин для обеспечения чистой и гидрофильные субстратов. Не относитесь к c и m TiO2-покрытием FTO субстратов с озона УФ чище.
Примечание: рентгеновская дифрактометрия (XRD), поглощения и Фурье ИК спектры (FT-IR) были исследованы с помощью Ag-Bi я тонких пленок на голой стеклянные подложки. C - и м-TiO2-покрытием FTO субстратов были использованы для солнечных батарей устройств. - Энергично вихревой 0,3 г ВП3 (0.5087 ммоль), 0,06 г Аги (0,2544 ммоль), и 3 мл n бутиламин до тех пор, пока все полностью не растворится и затем шприц фильтр смесь с помощью 0,2 мкм поры политетрафторэтилена (ПТФЭ) фильтр.
- Падение 200 мкл раствора прекурсоров на субстраты и затем спин литой их при 6000 об/мин за 30 сек с контролируемой влажности ниже 20%. Немедленно передать полученный фильм желтовато красный N2-заполнены перчаточного ящика готов к термический отжиг.
- Начать, термический отжиг результате фильма при комнатной температуре, затем нагреть фильм до 150 ° C и поддерживать температуру 150 ° c за 30 мин быстро утолить отожженная фильм до комнатной температуры. Последний фильм будет иметь блестящие и Браун черный цвет. Чтобы быстро утолить отожженная субстрата, удалите его из горячей плиты, который был установлен до 150 ° C.
- Ag-Bi я троичного тонких пленок различного состава, например Ag2ВП5изменить прекурсоров молярное соотношение AgI ВП3 от 1:2 2:1 и использовать такой же объем растворителя n бутиламин. Отжиг полученный фильм, используя метод, описанный выше.
- Расследовать температур зависимая Ag-Bi-I формирование с помощью XRD шаблоны, FT-ИК спектры, поверхности морфологии и спектров поглощения, используйте тепловой температуры нагрева при отжиге и 90, 110, 150 ° C для тройных тонких пленок Ag-Bi-I.
5. Изготовление солнечных батарей придумывает, используя индекс AgBi2я7 тонких пленок
- Используйте poly(3-hexylthiophene) (P3HT) как отверстие транспортировки материала в индекс AgBi2я7 тонкопленочных солнечных батарей. Добавить 10 мг P3HT в 1 мл хлорбензол и затем перемешать смесь при 50 ° C за 30 мин до тех пор, пока P3HT совершенно не растворится. Фильтрация с использованием 0.2 мкм поры PTFE фильтр. Подготовить и хранить P3HT в N2-заполнены перчаточный ящик.
- Падение 100 мкл P3HT растворяется в хлорбензол на индекс AgBi27 тонких пленок на c и m TiO2-покрытием FTO субстратов, а затем спин литой субстрата при 4000 об/мин за 30 s в N2-заполнены перчаточный ящик. Термически отжиг P3HT фильм при 130 ° C 10 мин для структурной ориентации P3HT.
- Используйте тепловой испарителя с скорость осаждения 0.5 Å / s и бар шаблон теневой маски на депозит 100 Нм толщиной золота (Au) электродов, как топ металл контакта в индекс AgBi27 тонкопленочных солнечных батарей.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Сообщалось, что АГ-Bi я тройных систем, которые рассматриваются в качестве перспективных полупроводников, являются кристаллизуется в различных композиций, таких как индекс AgBi2я7,4AgBiI и Ag2ВП510, согласно Молярное соотношение AgI ВП3. Предыдущие исследования показали, что основная Кристалл формы с различными композициями Ag-Bi я тройных систем могут синтезироваться экспериментально, изменив молярное соотношение Аги и ВП3 и что каждая композиция имеет другой шаблон XRD10.
В отличие от кристаллов оптом мы стремились разработать решение обработано Ag-Bi я троичного тонких пленок, которые могут быть использованы непосредственно в качестве активного слоя в оптоэлектронных устройствах. В этом исследовании n бутиламин используется как растворитель одновременно распустить Аги и ВП3 и затем подготовлен каждый Ag-Bi я тонкой пленки с различными молярное соотношение AgI ВП3 (1:2, 1:1 и 2:1). Во-первых мы провели XRD измерения на каждом фильме (рис. 1). XRD шаблоны для тонкой пленки Ag-Bi я, приготовленные молярное соотношение 1:2 (3AgI:BiI) показал один пик на 2θ ~ 42 °; Это означает, что индекс AgBi2я7 имеет кристаллические композиции с кубической структуры (пространственная группа Fd3m, = b = c = 12.223 Å). Однако, разделение пик проявился в регионе 2θ ~ 42°, когда молярное соотношение AgI:BiI3 превысил 1:1, и фильм с молярное соотношение 2:1 показал что Ag2ВП5 имеет гексагональную структуру (пространственная группа R3m, = b = 4.350 Å c = 20.820 Å)10,12.
Мы также измерять поглощение UV-Vis индекс AgBi2я7 и Ag2ВП5 тонких пленок, которые были подготовлены на стеклянные подложки (рис. 2a). Как только спектров поглощения были нормализованы, индекс AgBi2я7 тонкой пленки поглощается больше волн, вплоть до ~ 740 нм, чем Ag2ВП5 тонкой пленки. Рисунок 2 показывает топ-сканирования электронная микроскопия (SEM) изображения каждого фильма. Морфология поверхности индекс AgBi2я7 тонкой пленки можно видеть ясно, с большими зерна и темно-коричневого цвета (рис. 2b). Однако Ag2ВП5 тонкая пленка показывает легких частиц на зерна, которые приводят к от избыточного AgI13,14,15,16и светло-коричневого цвета ( Рисунок 2 c). Мы, таким образом, решили использовать индекс AgBi2я7 состава для дальнейшего изучения, как это больше подходит для тонкой пленки на основе оптоэлектроника с точки зрения поглощения света и морфологии поверхности, чем Ag2ВП5 состав .
На рисунке 3a , показывает, что экспериментальный XRD шаблон решения обработано индекс AgBi2я тонкая пленка7 соответствует структуре XRD сообщил и рассчитывается индекс AgBi2я7 кристаллы без формирования вторичного фазы. Как упоминалось ранее, мы подтвердили, что индекс AgBi2я7 тонкая пленка имеет структуру кубический (пространственная группа Fd3m, = b = c = 12.223 Å). Кроме того, индекс AgBi2я фильм7 является весьма стабильной влажностью и воздуха без структурных изменений при хранении на воздухе для 10 d; Это понятно, поскольку действовал весьма стабилен в водной среде (рис. 3b)13,14,,1516.
На рисунке 4a показывает серию XRD шаблонов для Ag-Bi я тонких пленок как функция температуры отжига в N2-заполнены условий. Мы подтвердили, что АГ-Bi я начинает кристаллизоваться выше 90 ° C в виде кубической фазы, как показано на (111), (400) и (440) пики на 13°, 29° и 42°, соответственно (то есть, те соответствующие звездочки в рис. 4a). XRD пиков в регионах небольшой угол (2θ < 10°) значительно снижены как температура увеличилась и наконец исчез при 150 ° C с постепенным увеличением дифракций кубической фазы; Это означает, что индекс AgBi2я фильм7 полностью оформилось в кубической фазы17. Спектров FTIR были измерены с целью изучения формирования систем Ag-Bi я в деталях (рис. 4В). Как подготовлены и не отожженная фильм показали FTIR сигналов для N-H растяжения (3200-3600 см-1), C-H растяжения (2850-2980 см-1) и N-H изгиб (1450-1650 см-1) который привело к от n бутиламин18. Хотя как подготовил фильм был отжигом при 90 ° C, выше n бутиламин (77-79 ° C), температура кипения спектров FTIR еще показал связанные пики, хотя они были значительно снижены. Это означает, что оставшиеся n бутиламин слабо связана ВП3 и Аги в виде комплекса металла галоидных Амин, подавление формирования Ag-Bi я строительных блоков края, вершины или обмена лицом19. Эти сигналы FTIR исчезли как температура увеличилась Это объясняется путем удаления n бутиламин который был привязан к ВП3 и AgI комплексов и который тесно связан с кристаллизации индекс AgBi27. Мы также рассмотрели поверхности морфологии Ag-Bi я фильмов отжигом при каждой температуре, как показано на рисунке 4 c. При повышении температуры выше 110 ° C, фильмы Ag-Bi я постепенно начинают кристаллизуются в кубической фазы с мелкими зернами и полностью кристаллизоваться с плотной и форма поверхности морфологии, включая крупные зерна с размером 200-800 Нм (т.е., кристаллизации на единицу площади было 4.08 x 108 # выход2) при 150 ° C.
Мы измерили оптического поглощения Ag-Bi я тонких пленок с помощью UV-Vis спектроскопии для того, чтобы исследовать изменения оптических свойств как функция температуры отжига. Рисунок 5a показывает значительную разницу в поглощении до и после термический отжиг в фильме. Фильм подготовлен как показал желтоватый цвет и выставлены спектр поглощения с пика четкие и резкие экситон в 474 Нм20. Спектры поглощения пленок были резко сместился красный отжига температура повышается, и, наконец, мы получили спектр поглощения, достаточно абсорбирующий в диапазоне видимого света (350-740 нм). Оптические группы разрыв (Eg) индекс AgBi2я7 тонкой пленки, с отжигом при температуре 150 ° C была получена из Tauc сюжет, используя уравнение αhv ~ (hv-Eg)1/2, где α - коэффициент поглощения и hv -это Энергия фотона. Здесь Eg был рассчитан быть 1.87 eV (Рисунок 5b). Мы также использовали УФ фотоэлектронная спектроскопия (UPS) с он я (21.22 eV) Фотон линий от газоразрядная лампа энергии Ферми (E,f) и уровень энергии (E-v) полосы валентных результирующий индекс AgBi2расследовать я фильм 7 (рис. 5 c). Для измерения этого UPS фильм был подготовлен на подложке золото. Ef был определен с помощью отсечки энергии (Eотсечки), как показано на рис. 5 c и был рассчитан быть 5.05 eV, используя уравнение: Ef = 21.22 eV (он я)-Eсреза . Линейной экстраполяции в регионе низкая энергия дает Ev−Ef и, таким образом, Ev был полон решимости быть 6.2 eV. Проводимости группа энергии (Ec) оценивали с помощью оптического диапазона разрыв, полученные из Tauc сюжет, который позволяет нарисовать диаграмму схематический уровень энергии индекс AgBi2я фильм7 , как показано на рисунке 5 d .
Рисунок 1: различные кристаллические композиции решение обработано Ag-Bi я троичного тонких пленок. Эта панель показывает XRD моделей Ag-Bi я тонких пленок, изготовленные с использованием различных Молярная соотношения AgI ВП3 после термический отжиг в 150 ° C: (1) 1:2, (2) 1:1 и (3) 2:1. Образцы XRD ссылка индекс AgBi2я7 и Ag2ВП5 были получены из PDF карта № 00-034-1372 и PDF № 00-035-1025, соответственно. Пунктирный прямоугольник указывает основные XRD шаблон, используемый для идентификации различных crystallizations Ag-Bi я троичного тонких пленок. Эта цифра была изменена от работы Ким и др. 1. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: Сравнение решение обработано индекс AgBi2я7 и Ag2ВП5 тонких пленок. () Эта панель показывает нормализованных спектров поглощения UV-Vis индекс AgBi2я7 и Ag2ВП5 тонких пленок. Другие две панели являются топ Просмотр изображения SEM (b) индекс AgBi2я7 и (c) Ag2ВП5 тонких пленок, подготовленный на стеклянные подложки с различных молярное соотношение прекурсоров AgI ВП3. Вкладки в панели b и c Показать фото изображения каждого тонкой пленки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: Кристалл структуры и воздуха стабильность раствора обработано индекс AgBi2я тонких пленок7 . () Эта панель показывает экспериментальных данных пик XRD индекс AgBi2я7 тонкой пленки. Ссылки и расчетные данные XRD индекс AgBi2я7 получаются из PDF карты № 00-034-1372 и компьютерной программы Веста, соответственно. (b) Эта группа показывает результаты расследования воздуха стабильности индекс AgBi2я7 тонких пленок с помощью XRD измерения. XRD индекс AgBi2я7 была измерена до и после образца хранится в воздухе для 10 d. Эта цифра была изменена от работы Ким и др. 1. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: структурные изменения Ag-Bi я троичного тонких пленок с другой тепловой температуры отжига. Эти панели показывают () Дифракционные спектры, (b) Фурье-ИК спектры и SEM-изображения сверху (c), решение обработано Ag-Bi я тонких пленок как функция тепловой температуры отжига. Звездочки в панели показывают, главный кристаллизуется XRD пики индекс AgBi27. Эта цифра была изменена от работы Ким и др. 1. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5: Оптические bandgap и энергии группы диаграммы индекс AgBi2я тонких пленок7 . Верхней панели двух шоу () UV-Vis спектры и (b) Tauc участков Ag-Bi я троичного тонких пленок с разной температуры отжига. (c) Эта группа показывает данные UPS в регионе высокая энергия индекс AgBi2я7 тонкой пленки, с отжигом при температуре 150 ° C. (d) это представление схемы группы энергии индекс AgBi2я7 тонкопленочных рассчитаны с использованием Tauc сюжет и UPS. Эта цифра была изменена от работы Ким и др. 1. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Мы предоставили подробный протокол для изготовления Ag-Bi я троичного полупроводников, которые должны быть использованы как свинец фотоэлектрических амортизаторы в тонкопленочных солнечных батарей с мезоскопических устройство архитектуры решения. c-TiO2 слоя были сформированы на FTO субстратов, чтобы избежать утечки электрона, впадающих в FTO электродов. m-TiO2 слоя последовательно были сформированы на c-TiO2-покрытием FTO субстратов для повышения извлечений электрона, генерируется из фотоэлектрических амортизаторы (т.е., тонких пленок Ag-Bi-I). C-TiO2 и m-TiO2 лечили TiCl4 водные растворы для пассивации поверхности ловушки TiO2 ; Это приводит к поверхностное улучшение каждого TiO2 слоя. Было принято решение Ag-Bi я прекурсор спин покрытием с влажностью, поддерживается ниже 20%; Это было, потому что имеет низкую температуру кипения и высокой реакционной способностью с влагой в воздухе, которые могут сильно повлиять на поверхности морфологии бутиламин растворителей. Результирующая желтовато красный тонких пленок были термически отжигом в N2-заполнены бардачок для получения результирующей черно коричневые и блестящие тонких пленок индекс AgBi2я7. Когда отжигом в условиях окружающей среды, тонких пленок Ag-Bi я показал красноватого цвета и туманно морфологии, образующихся в результате окисления Иодид висмута. Для завершения изготовления устройства, P3HT был спин литой на индекс AgBi2я7 тонких пленок, следуют осаждения золота (Au), функции как отверстие транспортировки слой и верхний электрод, соответственно.
Как показано на рис.1 и рис.2, Ag-Bi я тройных систем были кристаллизуется в различных композиций, таких как индекс AgBi2я7 и Ag2ВП5, согласно соотношения различных прекурсоров AgI и ВП3. Тепловой отжига условия влияют на поглощения, зернистости и поверхности морфологии как подготовленные Ag-Bi я тонких пленок. Предыдущие исследования тройных системах Ag-Bi я сосредоточена на обобщение и анализ сыпучих кристаллов; Однако, мы уже сообщали в первый раз, что индекс AgBi2я7 тонких пленок могут быть подготовлены с помощью решения на основе спин покрытие процесса и затем используется успешно как амортизатор свинца солнечных батарей11. Недавно многие исследователи следили за эту работу в целях дальнейшего развития качество материала, а также солнечных батарей производительности21,22.
Есть еще возможности для дальнейшего развития решения обработки Ag-Bi я троичного тонкопленочных солнечных элементов с точки зрения качества материала и устройства архитектура машиностроение. Многие документы, связанные с АГ-Bi я троичного материалы были недавно опубликованы в рецензируемых журналах и, таким образом, мы считаем, что дальнейшие исследования в Ag-Bi я тройных систем будет добиться больших успехов в области решения обработки и окружающей среды тонкопленочных солнечных батарей.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют ничего сообщать.
Acknowledgments
Эта работа была поддержана Дэгу Gyeongbuk институт науки и технологии (DGIST) исследования и разработки (R & D) программы министерства науки, ИКТ и будущего планирования Кореи (18-ET-01). Эта работа была также поддержана Кореи Институт энергетической технологии оценки и Planning(KETEP) и Министерство торговли, промышленности и Energy(MOTIE) из Республики Корея (№ 20173010013200).
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).
- Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., Miyasaka, T. Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells. Journal of American Chemical Society. 131 (17), 6050-6051 (2009).
- Burschka, J., et al. Sequential Deposition as a Route to High-Performance Perovskite-Sensitized Solar Cells. Nature. 499, 316-319 (2013).
- Yang, W. S., et al. Iodide Management in Formamidinium-Lead-Halide-Based Perovskite Layers for Efficient Solar Cells. Science. 356 (6345), 1376-1379 (2017).
- Park, B. -W., et al. Bismuth Based Hybrid Perovskites A3Bi2I9 (A: Methylammonium or Cesium) for Solar Cell Application. Advanced Materials. 27 (43), 6806 (2015).
- Hoye, R. L. Z., et al. Methylammonium Bismuth Iodide as a Lead-Free, Stable Hybrid Organic-Inorganic Solar Absorber. Chemistry−European Journal. 22 (8), 2605-2610 (2016).
- Lyu, M., et al. Organic-Inorganic Bismuth (III)-Based Material: A Lead-Free, Air-Stable and Solution-Processable Light-Absorber beyond Organolead Perovskites. Nano Research. 9 (3), 692-702 (2016).
- Mitzi, D. B. Organic-Inorganic Perovskites Containing Trivalent Metal Halide Layers: The Templating Influence of the Organic Cation Layer. Inorganic Chemistry. 39 (26), 6107-6113 (2000).
- Mashadieva, L. F., Aliev, Z. S., Shevelkov, A. V., Babanly, M. B. Experimental Investigation of the Ag-Bi-I Ternary System and Thermodynamic Properties of the Ternary Phases. Journal of Alloys and Compounds. 551, 512-520 (2013).
- Kim, Y., et al. Pure Cubic-Phase Hybrid Iodobismuthates AgBi2I7 for Thin-Film Photovoltaics. Angewandte Chemie International Edition. 55 (33), 9586-9590 (2016).
- Fourcroy, P. H., Palazzi, M., Rivet, J., Flahaut, J., Céolin, R. Etude du Systeme AgIBiI3. Materials Research Bulletin. 14 (3), 325-328 (1979).
- Kondo, S., Itoh, T., Saito, T. Strongly Enhanced Optical Absorption in Quench-Deposited Amorphous AgI Films. Physical Review B. 57 (20), 13235-13240 (1998).
- Kumar, P. S., Dayal, P. B., Sunandana, C. S. On the Formation Mechanism of γ-AgI Thin Films. Thin Solid Films. 357 (2), 111-118 (1999).
- Validźić, I. L., Jokanpvić, V., Uskoković, D. P., Nedeljković, J. M. Influence of Solvent on the Structural and Morphological Properties of AgI Particles Prepared Using Ultrasonic Spray Pyrolysis. Materials Chemistry and Physics. 107 (1), 28-32 (2008).
- Tezel, F. M., Kariper, İA. Effect of pH on Optic and Structural Characterization of Chemical Deposited AgI Thin Films. Materials Research Ibero-American Journal of Materials. 20 (6), 1563-1570 (2017).
- Chai, W. -X., Wu, L. -M., Li, J. -Q., Chen, L. A Series of New Copper Iodobismuthates: Structural Relationships, Optical Band Gaps Affected by Dimensionality, and Distinct Thermal Stabilities. Inorganic Chemistry. 46 (21), 8698-8704 (2007).
- Konstantatos, G., et al. Ultrasensitive Solution-Cast Quantum Dot Photodetectors. Nature. 442, 180-183 (2006).
- Mercier, N., Louvaina, N., Bi, W. Structural Diversity and Retro-Crystal Engineering Analysis of Iodometalate Hybrids. CrystEngComm. 11 (5), 720-734 (2009).
- Zhu, X. H., et al. Effect of Mono- versus Di-ammonium Cation of 2,2'-Bithiophene Derivatives on the Structure of Organic-Inorganic Hybrid Materials Based on Iodo Metallates. Inorganic Chemistry. 42 (17), 5330-5339 (2003).
- Zhu, H., Pan, M., Johansson, M. B., Johansson, E. M. J. High Photon-to-Current Conversion in Solar Cells Based on Light-Absorbing Silver Bismuth Iodide. ChemSusChem. 10 (12), 2592-2596 (2017).
- Turkevych, I., et al. Photovoltaic Rudorffites: Lead-Free Silver Bismuth Halides Alternative to Hybrid Lead Halide Perovskites. ChemSusChem. 10 (19), 3754-3759 (2017).
