Name: 충전 분리 Nanocrystals와 고체를 통해 태양 에너지를 수확 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-08-23T12:03:00.000+00:00
Duration: 13 min 29 s
Description: 학습하세요 반도체 나노결정 합성 및 박막 제작을 통해 태양광 에너지 전환 효율을 높이는 방법을. 아연 셀레나이드와 카드뮴 설파이드를 이용한 전자 기증체-수용체 구조로 광촉매 및 광전지 소재 개발에 활용됩니다.

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우리는 조언과 귀중한 토론을 박사 펠릭스 Castellano (BGSU)와 NR 닐을 인정하고 싶습니다. 우리는 굉장히 OBOR &quot;재료 네트워크 &#39;프로그램과 재정 지원을위한 볼링 그린 주립 대학을 인정합니다. 1112227 -이 작품은 부분적으로 상 CHE 아래에있는 NSF에 의해 지원되었다.

1. ZnSe 핵심 Nanocrystals 8 합성 <ol><li> 장소 7.0 g ODA와 세 목 플라스크에 자기 저어 바. </li><li> 별도의 플라스크에 0.063 g 놈들이와 2.4 ML의 TOP를 결합하고 자기 저어 줄을 추가합니다. TOP 및 셀레늄의 혼합물은 30 분에 진공 degassed해야합니다. </li><li> 120 90 분에 가스를 제거하다 ODA ° C 한 다음 다양한 유리 배기와 아르곤의 흐름에 따라 넣어. </li><li> 열 300 ° C까지 ODA하고,하고 놈들이 혼합물을 주입. 300 ° C.에 온도 수익을하자 </li><li> 반응 플라스크에 장군님이 아연 (중량의 10 %. 헥산에)의 1.0 ML를 삽입하고 exciton의 흡광도 피크가 원하는 파장 (λ = 350-400로 옮겨 3시 경 분에 대한 ° C, 또는 때까지 265에 반응 할 수 있도록 nm 정도), 그 위에하면 가열 망태에서 병을 제거합니다. </li><li> 반응 플라스크의 온도가 ~ 60로 떨어지고 ° C, 메탄올을 벗어 토핑, 12 ML의 메탄올 두 개의 15 ML의 원심 분리기 튜브 사이의 분할을 추가합니다.되면 5 분을위한 원심 분리기 및 오프 따르다액상. 톨루엔의 시켰던 nanocrystals을 Redissolve하고 반복합니다. </li></ol> 2. ZnSe 코어 9 CDS 봉의 성장 <ol><li> 3.0 g TOPO, 0.280 g ODPA, 0.080 g 고전력 증폭기, 그리고 0.090 g CDO를 결합하고 세 목 플라스크에 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 별도의 플라스크에 0.120 g S, 및 4.0 ML의 TOP를 결합하고 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 150 45 분에 가스를 제거하다 CDO 솔루션을 120 ° C와 45 분에 TOP ° C, 그리고 다양한 유리 배기 가스와 아르곤의 흐름에 따라 넣어. </li><li> 380에 CDO 솔루션을 가열 ° C CDO는 해산 솔루션은 명확하고 무색입니다 때까지. 한편, 120 S 솔루션을 가열 ° C S는 해산하고 혼합물이 명확하고 무색입니다 때까지. </li><li> 1 단계의 S 솔루션으로 ZnSe의 모든을 추가합니다. </li><li> CD의 솔루션으로 TOP 2.0 ML를 추가하고 380 ° C.에 온도 수익을하자 일단 380 ° C에 도달 한 즉시이 CD 솔루션에 S 솔루션을 주입. </li><li>nanorods의 온도 복구 시간을 포함하여 6-9 분을 위해 성장을 허용하고, 가열 망태에서 병을 제거합니다. 더 이상 솔루션은 열에 남아 있으며, 막대 이상이 될 것입니다. </li><li> 제품 액화 두 병으로 나눠야 클로로포름을 추가, 녹색 젤 될 수 있습니다. </li><li> 에탄올의 석출물 nanocrystals는 액상을 부어하고, 클로로포름에 시켰던 nanocrystals을 redissolve. </li></ol> 3. CDS 봉에 PT 팁의 성장 10 <ol><li> 0.2 ML OA, 0.2 ML oleylamine, 10 ML의 디 페닐 에테르, 43 MG 1,2 - hexadecanediol을 결합하고 플라스크에 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 80 1 시간에 가스를 제거하다 혼합 ° C 한 다음 아르곤의 흐름에 따라 넣어 200 ° C.에 온도 증가 </li><li> 클로로포름, 20 MG PT (II) acetylacetonate의 CD를 봉의 혼합물을 추가합니다. 190에서되는 반응 혼합물의 5-7 분 후에 ° C, 솔루션은 검은 색으로 바뀝니다. 열에서 병을 제거합니다. </li><li> 1 석출물 nanocrystals메탄올의 0시 3분 혼합물은 원심 분리기로 클로로포름과 액상을 부어합니다. 클로로포름과 반복의 시켰던 결정을 Redissolve. </li></ol> 4. MUA 11 리간드 교환 <ol><li> 병에, 10 ML의 클로로포름에 nanorods를 분산. </li><li> nanorod 솔루션에 0.1 g MUA를 추가하고 모든 MUA가 해산 될 때까지 sonicate. </li><li> 별도의 병에, 20 ML 트리플 증류수 (TDW)에서 0.1 g 코를 해산. </li><li> nanorod 솔루션 TDW 솔루션의 약 5.0 ML를 추가하고 힘차게 흔든다. </li><li> 수성 및 유기 단계를 분리하는 1 분에 6,000 rpm에서의 단계 4.4에서 혼합물을 원심 분리기. </li><li> 상단 (수성) 단계를 수집하고 물 3시 1분 메탄올있는 솔루션을 달성하기 위해 메탄올을 추가합니다. </li><li> 2 분에 6,000 rpm에서의 단계 4.6에서 석출물 nanocrystals에 혼합물을 원심 분리기. 액상을 넣어하고 TDW에 sonicating에 의해 유발 결정을 redisperse. </li><li> O 경우단계 4.5에서 rganic 단계는 여전히 원래 nanocrystal 솔루션의 색상의 일부를 유지, 반복 4.7을 통해 4.4 단계를 반복합니다. </li></ol> 5. (심판에서 적응. 12) PBS 코어의 합성 <ol><li> 0.49 g PbO, 18 ML ODE, 그리고 1-16 ML OA을 (더 OA 수율 큰 입자, 원하는 크기에 따라) 결합과 세 목 플라스크에 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 별도의 플라스크에 10 ML ODE와 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 120 1 시간에 가스를 제거하다 모두 플라스크 ° C 한 다음 아르곤의 흐름에 따라 넣어. </li><li> 135에 PB 솔루션을 가열 ° C. 한편, 실내 온도에만 ODE가 포함 된 플라스크를 냉각. </li><li> 객실 온도 ODE에 0.21 ML의 TMS를​​ 추가 한 다음 135의 PB 솔루션에 혼합물을 주입 ° C. </li><li> 반응을 해소 할 수있는 얼음 욕조에 1-5 (원하는 크기에 따라 더 이상 가열 수율 큰 입자) 분, 장소에 대한 ° C 135에있는 혼합물을 가열. </li><li> 소주 아세톤의 석출물 nanocrystals은를 따르다F 액상 및 톨루엔의 시켰던 결정을 redissolve. 두 번 반복합니다. </li></ol> 6. PBS 코어 13 CDS 셀의 성장 <ol><li> 1.0 g CDO, 6 ML OA, 15 ML ODE를 결합하고 세 목 플라스크에 자기 저어 줄을 추가합니다. </li><li> 별도의 플라스크에 톨루엔과 자기 저어 표시 줄에 용해 PBS 코어의 20-40 밀리그램을 추가합니다. </li><li> 280 CDO 솔루션을 가열 ° C 솔루션은 100 ° C.에 시원 다음, 명확하고 무색 할 때까지 </li><li> 110 PBS 솔루션을 가열 ° C 더 이상 5 이상 분 초과를 삶아하지만 전부는 아니죠, 용매, 다음 CD 솔루션을 삽입하십시오. </li><li> 천천히 120-160에 반응 혼합물을 가열 ° C (원하는 쉘의 두께에 따라 다름). 얇은 껍질의 경우 (1-2 monolayers) 즉시 카드뮴 솔루션의 주입 후 반응을 해소. </li><li> 일단 원하는 온도는 반응이 얼음 욕조에 술병을 배치하여 잃게 가실 수 있습니다. </li><li> 에탄올, pou의 석출물 결정액상에서 R 및 톨루엔의 시켰던 결정을 redissolve. 두 번 반복합니다. 최종 청소주기에서 redissolve 및 무수 옥탄에 크리스탈을 저장합니다. </li></ol> 7. FTO / 유리 기판에 티오 2 준비 <ol><li> 세제 (Alconox)와 FTO 코팅 유리를 빨고 탈 이온수로 씻어 줘. </li><li> 5 분 아르곤의 흐름과 각각의 건조에 대해 다음 isoproponal 메탄올, 아세톤에 유리를 Sonicate. </li><li> 70시 30 분 ° C.에 탈 이온수와 열 (공기)를 75 mm의 목욕 TiCl 4 잔을 놓고 </li><li> 1 시간에 대해 450 ° C에서 아르곤과 탈 이온수 건조 후 열 (공기)와 유리를 씻어 실온에 시원 보자. </li><li> 유리가 냉각되는 동안, 체중에 의해 3시 1분 비율 terpinol에 티오 2 Dyesol의 붙여 넣기를 해산. </li><li> 장소 3 TiCl 4 처리 된 건조 유리 슬라이드의 FTO면의 중앙에 티오 두 혼합물의 떨어6 700 rpm으로 초 및 2,000 RPM에서 1 분에 d 개의 회전. </li><li> 영화는 그때 분명, 갈색 변 ° C까지 450-500에서 공기의 슬라이드를 어닐링. </li></ol> 8. 필름으로 코팅 PBS / CD를 스핀 <ol><li> 모든 스핀 코팅 단계는 아르곤 글러브 박스에 수행됩니다. </li><li> 장소 4-5 PBS의 물방울 / 옥탄의 CDS (10 MG / ML) 7 단계에서 계속 슬라이드로와 센터는 건조하기 시작 때까지 확산 해보니 한 다음 2,500 rpm으로 한 후 15 초 600 rpm으로 5 초에 스핀. </li><li> 장소 1시 3분 MPA의 10 드랍스 : 전체 표면을 커버 슬라이드, 그리고 2,500 rpm에서 당시 600 rpm에서 15 초에서 5 초에 대한 스핀에 메탄올 솔루션입니다. </li><li> 2500 rpm으로 슬라이드에 10 방울을 넣어 15 초 후, 600 rpm으로 5 초에 회전하여 메탄올로 표면을 씻으십시오. </li><li> 단계 8.4에서와 같은 방법으로 옥탄가와 표면을 씻으십시오. </li><li> 반복 필름의 이후의 각 레이어에 대해 8.2-8.5 단계를 반복합니다. </li><li> ° C 15 분 150의 모든 세번째 레이어 후 필름을 어닐링. Fi를NAL 영화는 NC의 피크의 파장이 1.5 근처에서 흡광도가 있어야합니다. </li></ol> 9. 딥 코팅 PBS / CD의 영화 <ol><li> 완전히 잠기 샘플을 할 수있을만큼 큰 비커 80 ML의 메탄올에 0.43 g의 카드뮴 아세테이트의 솔루션을 준비합니다. </li><li> 완전히 잠기 샘플을 할 수있을만큼 큰 비커 80 ML의 메탄올에 나트륨 황화물의 nonahydrate의 솔루션 (오세영이 S • 9H 2 O)를 준비합니다. </li><li> 1 카드뮴 욕조에서 분,과 메탄올로 세정에 잠기 샘플을. 그런 다음 1 Sulfer 욕조에서 분,과 메탄올로 씻어을위한 잠수함. </li><li> 모공은 (일반적으로 4-8 회) 가득 될 때까지 9.3 단계를 반복합니다. </li><li> 150 ° C 15 분에 샘플을 어닐링. </li></ol> 10. CTAB 14 영화 치료 <ol><li> 9 단계에서 필름 10 MG / ML의 농도에서 메탄올에 용해하고 30 초에 2,500 rpm으로 회전 한 후, 1 분 동안 앉아 보자 CTAB 대신 0.25 ML. </리&gt; <li> 건조까지 메탄올과 스핀의 10 물방울로 슬라이드를 씻어. </li><li> 10.1 번 10.2를 반복합니다. </li></ol> 11. 대표 결과 합성의 각 단계에서 / CD를 / PT NCs을 ZnSe에 해당하는 흡수 및 방출 스펙트럼의 진화는 그림 1에서 추적됩니다. 이 그림 1b는 각각 ZnSe와 CD의 특징 ~ 350 나노 미터와 ~ 450에서 흡광도 봉우리를 표현하고, 특히, 지금의 ~ 550 nm의 FL 피크의 시작을 표시 볼 수 있습니다. 이 FL 기능은 ZnSe / CD의 인터페이스에서 방출 excitonic 부패의 결과입니다. 이 유형 II interdomain FL는 다음 금속 잔기에 delocalized 전자의 급속한 주입으로 인해 PT 팁 (그림 1C)의 성장에 침묵하고 있습니다. 이 초고속 충전 분리 물 photocatalytic 감소에 대한 전자의 활용을 할 수 있습니다. 친수성 MUA의 리간드 그런 다음 일을 촉진하기 위하여 추가됩니다태양 H 2의 지속적인 감소 (그림 2)을 허용, 반도체 코어의 억제 산화 안정성을 증가 ZnSe 도메인에서 구멍의 전자 제거. 청소 구멍의 결과로, 유기 리간드는 photodegradation에 민감 될하지만, 그림 2에서 볼로는 단순히, 신선한 리간드의 추가에 의해 완화 될 수 있습니다. 따라서, hydrophylic 리간드의 도입은 NCs 물에 용해를 렌더링하지,하지만 그들은 또한 유기 계면 활성제를 대체 할 저렴한, 쉬운의 비용에 나노 구조를 보호하기 위해 시스템의 에너지 론을 조정합니다. PBS / CD를 nanocrystal 고체를 들어, 그림 3A와 3B는 제조 공정의 개략도 및 최종 장치를 나타낸다. 그림 3C, 코어 / 쉘 nanocrystals의 TEM 이미지, 쇼, 그 PBS 코어 주위에 골고루 CDS의 침투. nanocrystal 고체의 구멍이 상대적으로 무료로 표시됩니다그림 3D, 장치의 단면의 SEM 이미지입니다. 관찰되는 쉘 성장, 중 하나 결과는 흡광도와 방출 봉우리 모두 blueshift입니다. 이 변화는 CD 이온의 핵심에 더 침투로 축소 PBS 코어에 기인하고 있으며, 그림 4에서 볼 수 있습니다. 방출의 큰 증가는 또한 CDS 쉘에서 제공하는 향상된 양자 구속으로 인해, 그림 4에서 볼 수 있습니다. CDS 계층에서 방출 증가 할뿐 아니라 최대 200까지, 고체의 열 안정성을 증가의 핵심을 보호 ° C, 거의 50 ° C 형 PBS nanocrystal 고체보다. 이 nanocrystal 고체 아키텍처를 사용하여 만들어진 태양 전지는 더 나은 열 안정성을 표시되지 않은뿐만 아니라, 관련 유기적으로 연결된 필름보다 높은 개방 회로 전압을 (0.7 V만큼 높은) 할 표시되었습니다. 이 영화는 또한 s에 대한 지속, 산소 분위기에 훨씬 더 높은 허용 오차를 표시 한더 저하 정상적인 대기 조건에서 everal 일. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig1.jpg" /> 가공 heteronanocrystals의 그림 1. 광 속성. (). λ = 390 nm의에서 excitonic 기능을 보여주는 ZnSe NCs의 흡광도. 붕대 방출은 이러한 샘플에 대한 관찰되지 않았습니다. (B). ZnSe 핵심 NCs에서 성장 ZnSe / CD를 nanorods의 배기 가스와 흡광도. (C). PT 증착 후 ZnSe / CD를 nanorods의 흡광도. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig2.jpg" /> 그림 2. MUA에서 수소 생산의 진화 ZnSe / CD를 / PT heteronanocrystals을 상한선. 수소 생산 ZnSe / CD를 / PT의 나노 입자의 새로운 리간드의 추가에 재개됩니다. 신선한 리간드의 추가 후 H2 생산 속도 (새로운 실험 곡선의 기울기 () 8-12<html> HR)는 약의 초기 열화 (0-8 시간) 이전과 동일합니다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig3.jpg" /> 그림 3. (가) Nanocrystal 고체의 제조에 관련된 단계와는 (b)는 최종 태양 광 장치의 도식 표현입니다. 다음은 (주) PBS / CD를 핵심 / 쉘 nanocrystals와 nanocrystal의 고체의 (D) 측면 뷰의 이미지를 SEM 있습니다. <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig4.jpg" /> 흡수 (아래)과 배출 (CDS 쉘의 약 1 monolayer의 증착으로 인한 PBS NCs의 상단.의 그림 4. 변경 양이온 교환에서 PBS 코어의 축소는 모두 ≈ 150 nm의 이동으로 반영 스펙트럼. PBS 형광 강도는 제 1 형 heterostructure의 형성으로 인해 향상됩니다. ve_content &quot;강한 : 유지 - together.within 페이지 =&quot;항상 &quot;&gt; <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig5.jpg" /> 그림 5. 도식 (가) ZnSe / CD를 / PT 코어 /로드 / 팁 구조에서의 에너지 레벨 정렬의 표현 및 (b) ZnTe / CD를 / PT 코어 /로드 / 팁 구조. ZnTe 시드 구조에서 구멍이 불리한 리간드 여행을 만들어 에너지 레벨에 앉아으로 적절한 재료를 선택하면,이 장치의 가장 중요합니다.

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관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

이 연구는 무기 nanocrystals의 복합 구조가 photoinduced 요금의 공간 분리를 달성하기 위해 고용 할 수있는 방법을 보여줍니다. 특히, 이러한 복합은 미세 조정 중 photocatalytic이나 태양 광 기능을 수행 할 수 후 사용할 수있는 두 도메인, 전체 요금의 배포를 허용합니다. 기증자와 수용체 nanocrystal 도메인은 단일 nanoparticle에 내장하는 경우 예를 들어, 효율적인 photocatalysts는 만들어 질 수있다. 이러한 시스템의 에너지 론은 그림 5에 표시됩니다. 한편,의 스태킹 기증자와 수용체 nanocrystal 필름은 태양 광 발전 재료로 이어질 수 있습니다. nanocrystals을 분리 요금의 예를 들어, ZnSe / CD를 / PT 점 인 A-로드 금속은 이종 nanostructures은 H 2 O.의 효율적인 분할을 위해 설계되었습니다 팁 고유 선형 그라디언트 가능성...

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 코멘트 (선택 사항) </td></tr><tr><td> octadecylamine (ODA), 90 % </td><td> 어부 </td><td> AC12932-0050 </td><td></td></tr><tr><td> 셀레늄 (SE), 200 메쉬 </td><td> Acros </td><td> AC19807-2500 </td><td></td></tr><tr><td> 트라이 - N-octylphosphine (TOP), 97% </td><td> Strem </td><td> 15-6655 </td><td> 에어 민감 </td></tr><tr><td> 디 에틸 아연 (Et2Zn), 중량 10 %. </td><td> 올드리치 </td><td> 22,080 </td><td> 에어 민감, 빛에 민감한 </td></tr><tr><td> 메탄올, 99.8 %, 무수 </td><td> 올드리치 </td><td> 179337 </td><td></td></tr><tr><td> 톨루엔, 99.8 %, 무수 </td><td> 올드리치 </td><td> 244511 </td><td></td></tr><tr><td> 트라이-N-octylphosph오프라인 산화물 (TOPO), 99% </td><td> 올드리치 </td><td> 223301 </td><td></td></tr><tr><td> N-octadecylphosphonic 산 (ODPA), 98% </td><td> PCI 합성 </td><td> 104224 </td><td></td></tr><tr><td> hexylphosphonic 산 (고전력 증폭기), 98% </td><td> PCI 합성 </td><td> 4721-24-8 </td><td></td></tr><tr><td> 카드뮴 산화물 (CDO), 99.99 % </td><td> 올드리치 </td><td> 202894 </td><td></td></tr><tr><td> 유황 (S), 99.999 % </td><td> Acros </td><td> AC19993-0500 </td><td> 강한 냄새 </td></tr><tr><td> 11 mercaptoundecanoic 산 (MUA), 95 % </td><td> 올드리치 </td><td> 450561 </td><td></td></tr><tr><td> 수산화 칼륨 (코) </td><td> Acros </td><td> AC13406-0010 </td><td></td></tr><tr><td> 클로로포름 </td><td> VWR </td><td> EM-CX1059-1 </td><td></td></tr><tr><td> 산화물 (PbO), 99.999 %를 이끌어 </td><td> 올드리치 </td><td>32306-1KG </td><td></td></tr><tr><td> 1 octadecene (ODE), 90 % </td><td> 올드리치 </td><td> O806-25ML </td><td></td></tr><tr><td> 올레 산 (OA), 90 % </td><td> 올드리치 </td><td> O1008-1G </td><td></td></tr><tr><td> 비스 (trimethylsilyl) 황화물 (TMS), 합성 학년 </td><td> 올드리치 </td><td> 283134-25g까지 </td><td> 에어 민감한, 강한 냄새, 반응성이 매우 높은 </td></tr><tr><td> 아세톤 </td><td> EMD 화학 물질 </td><td> AX0118-2 </td><td></td></tr><tr><td> 카드뮴 아세테이트 </td><td> Acros </td><td> AC31713-5000 </td><td></td></tr><tr><td> 나트륨 황화물의 nonahydrate (오세영이 S • 9H 2 O), 98% </td><td> 알파 Aesar </td><td> CB1100945 </td><td> 민감한 빛 </td></tr><tr><td> hexadecyltrimethyl 암모늄 브로마이드 (CTAB), 99% </td><td> 시그마 </td><td> H6269-100G </td><td></td></tr><tr><td> oleylamine 70 % </td><td> 올드리치 </td><td> O7805-5G </td><td></td></tr><tr><td> 디 페닐 에테르 </td><td> 알파 Aesar </td><td> 101-84-8 </td><td></td></tr><tr><td> 1,2 - hexadecanediol </td><td> TCI </td><td> 6920-24-7 </td><td></td></tr><tr><td> PT (II) acetylacetonate, 97% </td><td> 올드리치 </td><td> 282782-5G </td><td></td></tr><tr><td> 이소프로판올, 99.8 %, 무수 </td><td> Acros </td><td> AC32696-0025 </td><td></td></tr><tr><td> 티타늄 tetrachloride (TiCl4), 99.9 % </td><td> 올드리치 </td><td> 697079-25g까지 </td><td> 민감한 매우 공기 </td></tr><tr><td> 티타늄 이산화, DSL 90T </td><td> DyeSol </td><td> DSL 90T </td><td></td></tr><tr><td> terpineol </td><td> MP 생명 </td><td> 98-55-5 </td><td></td></tr><tr><td> 3 mercaptopropionic 산 (MPA), 99% </td><td> 알파 Aesar </td><td> A10435 </td><td> 강한 냄새 </td></tr><tr><td> 옥탄, 무수, 99% </td><td> 올드리치 </td><td> 412236 </td><td></td></tr></tbody></table>

충전 분리 nanocrystals와 고체를 통해 태양 에너지를 수확

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

단일 나노 복합 서로 다른 반도체 물질을 Conjoining은 자료 인터페이스를 통해 충전 사업자의 공간적 분포에 비해 뛰어난 제어를 제공하는 새로운 광전자 재료의 개발을위한 합성 방법을 제공합니다. 이 연구는 보여으로 기증자와 수용체 같은 nanocrystals 영화의 계층 어셈블리가 태양 광에 상승을 제공하면서, 하나의 nanoparticle의 기증자 - 수용체 nanocrystal (NC) 도메인의 조합, 효율적인 photocatalytic 1-5 재료의 실현 될 수 자료. 처음에는 종이 선형 스택 ZnSe, CD 및 공동 photoinduced 충전 분리를 촉진 PT 도메인을 포함하는 복합 무기 nanocrystals의 합성에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 구조는 H 2 가스의 생산의 결과로, 태양 방사선에 따라 물을 photocatalysis에 수성 솔루션에 사용됩니다. 의 photoinduced 분리를 강화하기 위해비용, 본질적인 전기장에서 발생하는 선형 그라디언트와 nanorod 모폴로지은 5 사용됩니다. 간 도메인 에너지 론은 다음 (메탄올 경유) 희생 재생 용 ZnSe 도메인의 표면에 구멍을 추방하는 동안 PT 촉매 사이트를 향해 photogenerated 전자를 운전하도록 최적화되어 있습니다. 여기 수소를 생산하는 유일한 효율적인 방법은 반도체 - 리간드 인터페이스에서의 에너지 수준의 정렬을 조정하여 표면 상태를 패시베이션하기 전자 - 기부 리간드를 사용하는 것을 보여줍니다. 물 안정적이고 효율적으로 감소가 저하 여기에서 정력적인 구멍을 예방, 반도체 도메인의 원자가 밴드에 공석을 채우는 있다는 사실로 인해 이러한 리간드에 의해 허용됩니다. 특히, 우리는 구멍의 에너지가 반도체 도메인 기능 떠나, 리간드 잔기로 전송됩니다 것으로 나타났습니다. 리간드가 저하하는 경우이 우리가, 기능 상태로 전체 nanocrystal-리간드 시스템을 반환 할 수 있습니다단순히 시스템 4 새로운 리간드를 추가하여. 태양 광 충전 분리를 촉진하기 위해, 우리는 PBS와 티오 두 영화의 합성 두 레이어 고체를 사용합니다. 구멍은 PBS 레이어 6을 통해 끊을 전극에 뚫어하는 동안,이 구성에서, photoinduced 전자는 티오 2에 주입하고 이후 FTO 전극에 의해 선택됩니다. 후자를 개발하기 위해 우리는 CD를 반도체의 주변 행렬로 결합 PBS NCs 수 있습니다 (SMENA) 전략, 반도체 매트릭스 캡슐화 Nanocrystal 배열을 소개합니다. 그 결과, 가공 고체는, 우수한 열 안정성을 전시 nanocrystal 매트릭스 인터페이스의 heteroepitaxial 구조에 기인하고, 프로토 타입 태양 전지 7 강력한 빛을 수확 성능을 보여줍니다.

태양 에너지 생산을위한 전개 반도체 nanocrystal의 복합를 충전 분리의 개발을위한 일반적인 전략을 제시하고 있습니다. 기증자 - 수용체 nanocrystal 영화의 대량 heterojunctions는 태양 광 에너지 변환에 사용하실 수 있습니다 우리는 하나의 nanoparticle 형태의 기증자 - 수용체 nanocrystal 도메인의 조립 photocatalytic 함수에 상승을 제공합니다을 보여줍니다.

충전 분리 Nanocrystals와 고체를 통해 태양 에너지를 수확

단일 나노복합체 내에 서로 다른 반도체 재료를 결합하는 것은 새로운 광전자 재료 개발을 위한 합성적 수단을 제공합니다...

본 실험 과정의 전반적인 목적은 광활성 나노 결정 및 나노 결정 박막을 제작하는 것입니다. 이는 먼저 전자 공여체 성분인 셀레늄화 아연을 제작함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계는 셀레늄화 아연 위에 전자 수용체 성분인 황화 카드뮴을 성장시키는 것입니다.다음으로, 광활성 반도체 나노결정 박막의 합성을 위해 금속 촉매를 ZnSe-CdS 도너-어셉터 나노입자 위에 증착합니다. CdS 매트릭스에 PbS 나노결정 어레이가 내장된 박막의 합성이 시연되며, 최종적으로 단독 ZnSe-CdS-Pt 나노결정과 PbS-CdS 박막 모두의 광활성이 입증됩니다. 기존 방법 대비 이 기술의 주요 장점은 빛 흡수체와 촉매의 직접적인 전무기적 결합이 가능하다는 점입니다.우리는 이 방법이 광촉매 분야의 지속적인 연구에 기여할 수 있을 것이라고 믿습니다. 제작된 재료들은 주로 수소 생산을 위해 설계되었으나, 유기 오염물질의 환원이나 물 분해와 같은 다른 촉매 기능에도 적용될 수 있습니다. 우리의 나노입자들은 흡수된 태양광을 가용한 화학적 또는 전기적 에너지로 빠르게 전환하도록 설계되었습니다.결과적으로, 이 기술의 영향은 광촉매 및 광전지 재료 개발 모두로 확장됩니다. 일반적으로 이 방법을 처음 접하는 연구자들은 이러한 구조를 합성하는 과정의 어려움으로 인해 고전할 가능성이 큽니다. 합성을 시작하려면 3구 플라스크에 마그네틱 바와 함께 ODA를 넣으십시오.별도의 플라스크에 셀레늄과 TOP를 혼합합니다. 플라스크에 마그네틱 바를 넣습니다. TOP와 셀레늄 혼합물은 진공 상태에서 30분 동안 탈기시켜야 합니다.그다음 혼합물을 넓은 유리 배기구가 있는 아르곤 기류 하에 둡니다. ODA를 300 °C까지 가열한 후, 셀레늄 혼합물을 주입하고 즉시 헥산 또는 톨루엔에 녹인 10% 다이틸아연 용액을 주입합니다. 265 °C에서 약 4~5분 동안 또는 들뜸 흡수 피크가 원하는 파장으로 이동할 때까지 반응시킵니다.이 시점에서 플라스크를 가열 맨틀에서 제거하십시오. 반응 플라스크의 온도가 약 60 °C로 떨어지면, 따뜻한 클로로포름 5 mL와 따뜻한 메탄올 12 mL를 첨가하십시오. 반응물을 두 개의 15 mL 원심분리 튜브에 나누어 담고 5분 동안 원심분리한 후 메탄올로 상층액을 채우십시오. 액상 층을 따라낸 뒤 침전된 나노 결정체를 클로로포름에 녹이고, 황화카드뮴 로드 성장을 위해 이 과정을 반복하십시오.정량 측정된 topo O-D-P-A-H-P-A와 산화 카드뮴을 혼합합니다. 3구 플라스크에 넣고, 마그네틱 바가 들어 있는 별도의 플라스크에서 마그네틱 바를 이용하여 혼합합니다.미리 측정된 양의 sulfur와 TOP를 혼합합니다. 150°C에서 45분 동안 cadmium oxide 용액을 탈기시킵니다. 동시에, 120°C에서 45분 동안 TOP 용액을 탈기시킵니다. 탈기가 완료되면, cadmium oxide 용액과 TOP 용액을 모두 넣습니다.넓은 유리 배기구가 있는 Argonne 흐름 하에서 산화 카드뮴 용액을 380 °C까지 가열하여 산화 카드뮴이 용해되고 용액이 투명하며 무색이 될 때까지 유지합니다. 황 용액을 120 °C까지 가열하여 황이 용해되고 혼합물 또한 투명하며 무색이 될 때까지 가열합니다. 다음으로, 이전 섹션에서 준비한 셀렌화 아연의 5분의 1을 황 용액에 첨가합니다.TOP 2.0 milliliters를 카드뮴 용액에 첨가하고 온도가 380 °C까지 회복되도록 둡니다. 그 후, 로드(rod)를 성장시키기 위해 황 나노 결정 용액을 카드뮴 용액에 주입합니다. 용액의 온도가 345 °C 이상으로 유지되도록 하십시오.주입이 시작된 후 나노 로드가 6분에서 9분 동안 성장하도록 둡니다. 나노 로드 성장이 완료되면 플라스크를 가열 맨틀에서 꺼냅니다. 용액을 가열 상태로 오래 유지할수록 로드의 길이는 더 길어집니다.이 단계에서 생성물은 녹색을 띠며 점도가 매우 높아야 합니다. 생성물을 액상화하기 위해 클로로포름을 첨가하고 두 개의 바이알에 나누어 담습니다. 다음으로, 에탄올을 첨가하고 원심분리를 통해 나노 결정의 침전을 유도합니다.액체 상을 따라내고 침전된 나노 결정들을 클로로포름에 다시 용해합니다. 서면 프로토콜에 설명된 대로 나노 로드의 한쪽 끝에 백금 팁을 성장시킵니다. 백금 팁 성장 후, 해당 지침에 따라 나노 결정들을 침전시키고 다시 용해합니다. 이로써 아연 셀과 카드뮴 설파이드 도너-어셉터 나노입자의 제작을 완료합니다.소수성 올레산 리간드를 친수성 MUA 리간드로 교체합니다. 이를 통해 구조체를 물에 분산시킬 수 있으며, 이는 수소 생산 시 활용도를 높여줍니다. 이 절차에 대한 자세한 내용은 서면 논문에서도 확인할 수 있습니다.반도체 나노 결정의 광활성 필름 제작은 황화납 나노 결정의 합성 및 황화카드뮴 쉘의 성장부터 시작됩니다. 이 비디오에 첨부된 서면 원고에 상세히 설명된 바와 같이, 다음 단계는 세제로 FTO 코팅 유리를 손세척하고 탈이온수로 헹구는 것입니다. 메탄올, 아세톤, 이소프로판올 순으로 각각 5분 동안 유리를 초음파 세척한 후, 아르곤 기류 하에서 건조시킵니다.유리를 탈이온수 내 75 millimolar 사염화티타늄 용액에 넣고 70 °C에서 30분 동안 가열합니다. 탈이온수로 헹군 후, argonne 흐름으로 유리를 건조합니다. 그런 다음 공기 중에서 유리를 450 °C로 1시간 동안 가열합니다.유리가 실온으로 식으면, 전처리된 슬라이드의 FTO 면 중앙에 terpal에 용해된 titanium dioxide 세 방울을 떨어뜨린 후, 700 RPM에서 6초 동안 스핀 코팅하고 이어서 2000 RPM에서 1분 동안 스핀 코팅합니다. 박막이 갈색으로 변했다가 투명해질 때까지 슬라이드를 공기 중에서 450 °C로 열처리합니다. 모든 스핀 코팅 단계는 Argonne 글로브 박스 내에서 수행하며, 이전 단계에서 준비한 titanium dioxide를 사용합니다. 3000 RPM으로 슬라이드를 회전시키기 시작하여, 이전에 준비한 lead sulfide cadmium sulfide 나노 결정 한 방울씩을 회전하는 슬라이드 위에 떨어뜨리고 건조시킵니다. 다음으로 MPA 메탄올 용액 10방울을 슬라이드에 떨어뜨리고 몇 초 동안 스핀 코팅합니다.표면이 완전히 마르지 않을 것입니다. 슬라이드 위에 메탄올 10방울을 떨어뜨려 표면을 세척하십시오. 그런 다음 동일한 방법으로 옥탄을 사용하여 다시 세척하십시오.필름의 각 후속 층에 대해 이 단계들을 반복하십시오. 필름이 원하는 두께에 도달할 때까지 매 세 번째 층마다 150 °C에서 15분 동안 필름을 어닐링하십시오. 샘플을 완전히 담글 수 있을 만큼 충분히 큰 비커에 메탄올에 용해된 아세트산 카드뮴 용액을 준비하십시오.그다음, 샘플을 완전히 담글 수 있을 만큼 충분히 큰 비커에 메탄올 내 무수 황화나트륨 용액을 준비합니다. 샘플을 카드뮴 용액에 1분 동안 담근 후 메탄올로 헹굽니다. 이어서 샘플을 황 용액에 1분 동안 담근 후 메탄올로 헹굽니다.기공이 채워질 때까지 이 과정을 일반적으로 4~8회 반복합니다. 그 후 아르곤 분위기에서 샘플을 150 °C로 15분 동안 소둔합니다. 나노입자 박막 제작이 완료되면, 1.5 sun의 광조사 조건에서 약 500 mV의 전압으로 광전 효과가 뚜렷하게 나타납니다.기단. 아연, 셀레나이드, 황화 카드뮴 및 백금 나노 결정에 해당하는 흡수 및 방출 스펙트럼의 진화 과정이 합성의 각 단계별로 여기에 표시되어 있습니다.흡수 피크는 카드뮴 설파이드의 특징적인 엑시톤 전이(excitonic transitions)인 약 350 nanometers와 450 nanometers에서 나타납니다. 이 시점에서 나노 결정은 약 550 nanometers에서 형광 피크의 시작을 뚜렷하게 보여줍니다. 이러한 형광 특성은 아연 셀레나이드-카드뮴 설파이드 계면 전체에 걸친 허용 엑시톤 감쇠(admissive excitonic decay)의 결과입니다.이러한 유형 2의 도메인 간 형광은 비국소화된 전자가 금속 부분으로 빠르게 주입됨에 따라 백금 팁의 성장으로 인해 소광됩니다. 이러한 초고속 전하 분리는 물의 광촉매 환원을 위해 전자를 활용할 수 있게 합니다. 이후 친수성 MUA 리간드를 첨가하여 셀레늄화 아연 도메인으로부터 정공의 제거를 용이하게 합니다.반도체 코어의 산화를 억제하여 안정성을 높임으로써 태양 수소의 지속적인 생산이 가능해집니다. 정공 포집(hole scavenging)의 결과로 유기 리간드가 광분해에 취약해질 수 있으나, 이는 신선한 리간드를 추가함으로써 간단히 완화될 수 있습니다. 따라서 친수성 리간드의 도입은 나노 결정에 수용성을 부여할 뿐만 아니라, 저렴하고 교체가 용이한 유기 계면활성제를 희생시켜 나노 구조를 보호하도록 시스템의 에너지 상태를 조절합니다.여기에 제시된 황화납-황화카드뮴 나노 결정의 코어 및 쉘 투과 전자 현미경 이미지는 황화카드뮴이 황화납 코어 주변으로 균일하게 침투했음을 보여줍니다. 나노 결정 고체는 기공이 거의 없는 것으로 나타납니다. 소자의 단면을 보여주는 이 주사 전자 현미경 이미지에서 관찰 가능한 쉘 성장 결과 중 하나는 흡수 및 방출 피크 모두에서 청색 편이가 일어난 것입니다.이러한 이동은 카드뮴 이온이 코어 내부로 더 깊이 침투함에 따라 황화납 코어가 수축하기 때문에 발생합니다. 또한 황화카드뮴 쉘에 의해 강화된 양자 가둠 효과로 인해 발광 강도가 크게 증가하는 것을 확인할 수 있습니다. 황화카드뮴 층은 발광을 증가시킬 뿐만 아니라 코어를 보호하는 역할도 합니다.황화 카드뮴 층은 고체의 열적 안정성을 거의 200 °C까지 높여주며, 이는 황화 납 나노 결정 고체 단독일 때보다 약 50 °C 더 높은 수치입니다. 이 절차를 수행할 때는 셀레늄화 아연 코어 합성 과정에서 결정의 성장을 면밀히 관찰하는 것이 중요합니다.또한, 셀레늄화 아연-황화 카드뮴(zinc Selenide CAD sulfide) 막대 합성 시 온도가 345 °C 미만으로 떨어지지 않도록 주의하십시오. 이 영상을 시청한 후에는 용액 상태와 박막 형태 모두에서 광활성 물질을 제조하는 방법에 대해 이해하게 될 것입니다. TMS 및 중금속과 같은 화학 물질을 다루는 것은 매우 위험할 수 있으므로, 이 절차를 수행하는 동안에는 항상 적절한 환기와 보호 장구 사용 등의 예방 조치를 취해야 함을 잊지 마십시오.

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유리에 다결정 실리콘 박막 태양 전지는 crystallisation, 결함 패시베이션 및 metallisation 다음 붕소 및 인 도핑된 실리콘 레이어 증착에 의해 조작된다. 가벼운 트래핑 Plasmonic은 ~ 45 % photocurrent 향상의 결과로 확산 반사판으로 공을 실리콘 전지 표면에 자세의 nanoparticles을 형성하여 소개하고 있습니다.

Plasmonic 강화된 라이트 - 트래핑과 다결정 실리콘 박막 태양 전지

염료 감응 태양 전지 및 삼중 항 - 삼중 항 소멸 상향 변환 부를 통합 집적 장치는, 태양 광 스펙트럼의 더 넓은 부분에서 향상된 광 수확을 수득 제조 하였다. 겸손 조사 수준에서 낮은 에너지 광자에 크게 향상된 응답은 염료 감응 태양 전지의 장점의 기록 숫자를 산출 입증되었다.

삼중 항 - 삼중 종말 최대 변환 시스템을 통합하면 하위 밴드 갭 빛에 염료 감응 형 태양 전지의 응답을 향상시키기 위해

주변 조건에서 병렬 구성의 유기 태양광 탠덤 장치를 제작하는 방법이 제시됩니다. 이 장치는 공기 처리된 반투명 탄소 나노튜브 공통 음극을 특징으로 합니다.

탠덤 유기 태양 전지의 이온 정문 탄소 나노 튜브의 공통 음극의 생산을 위해 주위 방법

주석 황화물(SnS)은 지구가 풍부하고 독성이 없는 태양 전지의 후보 물질입니다. 여기에서는 4.36%의 인증된 전력 변환 효율을 산출하는 원자층 증착과 3.88%의 열 증발을 산출하는 SnS 태양 전지의 제조 절차를 보여줍니다.

열 증발 및 원자 층 증착에 의해 기록 효율 SNS 태양 전지 만들기

집중 광전지 시스템에서 병렬 스펙트럼 분할 분산 소자로 고대비 격자의 제작이 시연됩니다. 나노임프린트 리소그래피,TiO2 스퍼터링 및 반응성 이온 에칭을 포함한 제조 공정에 대해 설명합니다. 반사율 측정 결과는 광학 성능을 특성화하는 데 사용됩니다.

집중 태양 광 발전 시스템의 스펙트럼 분할 흩어 요소에 대한 고 대비 격자의 제작

태양 전지에 플라즈몬 금속 나노 구조를 도입하는 실행 가능한 전사 인쇄 기반 방법론에 대해 설명합니다.  나노 필러 폴리 (디메틸 실록산) 스탬프를 사용하여 Ag 기반 주문 나노 디스크 어레이를 표준 수소화 미정질 Si 태양 전지와 통합하여 플라즈몬 광 트래핑으로 인해 장치 성능을 향상시켰습니다.

전송 인쇄하여 수소 첨가 미세 결정 실리콘 태양 전지에 빛 트래핑 실버 나노 구조의 통합

여기서는 미니 슬롯 다이 코터 싱크로트론 산란 기법을 사용하여 종래의 라인 구조를 사용하여 특성화 유기 박막 태양 전지를 제조하는 프로토콜을 제시한다.

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이 프로토콜은 비전 도성 표면 상에 박막 전자 장치를 생성하는 층으로 무기 나노 결정 층의 합성 용액 증착을 설명한다. 용매 안정화 잉크는 증착 후 리간드 교환 및 소결 다음 스핀 및 스프레이 코팅을 통해 유리 기판에 대한 전체 PV 소자를 제조 할 수있다.

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이 프로젝트의 전반적인 목표는 전기 방사를 사용하여 염료 감응 형 태양 전지의 향상된 성능으로 광양자를 제조하는 것이 었습니다.

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