Name: 완전 해결 가공 된 무기 나노 결정 태양 광 발전 장치의 제작 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-08T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 6 s
Description: 배우세요 무기 나노결정을 스핀 및 스프레이 코팅하여 완전한 용액 공정 태양광 발전 장치를 제작하는 방법을. 이 기술은 비전도성 표면에 전자기기를 신속하게 증착할 수 있어 나노과학 및 재료 과학 연구에 활용됩니다.

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해군 연구소(ONR)는 재정적 지원에 대해 감사하고 있습니다. 이 연구의 일부는 타운센드 교수가 미 해군 연구소에서 NRC(National Research Council) 박사후 연구원으로 활동하는 동안 수행되었으며, 메릴랜드 세인트 메리 대학의 내부 지원에 감사하고 있습니다.

참고 : 사용하기 전에 모든 관련 물질 안전 보건 자료 (MSDS)를 참조하십시오. 전구체 솔루션 및 제품의 대부분은 위험하거나 발암 있습니다. 특별 고려 사항은 대량의 대응에 비해 인해 발생할 고유의 안전 문제로 인해 나노 물질에 문의해야합니다. 적절한 보호 장비는이 절차를 수행하는 동안 항상 (보안경, 얼굴 가리개, 장갑, 실험실 코트, 긴 바지와 폐쇄 발가락 신발)을 착용해야합니다. 나노 결정 전구체 잉크 1. 합성 <ol><li> 의 CdSe와 CdTe 잉크 (18), (25) <ol><li> 불활성 분위기 장갑 상자에서 CdTe (또는 0.1527 g (0.0019 몰) 셀레늄의 CdSe에 대한 (SE)) 5에 4.39 g (0.012 몰), 트리 옥틸 포스 핀 (TOP)과 파우더 0.24 g (0.0019 몰) 텔루르 (테)를 결합 ml의 둥근 바닥 플라스크 (RBF). </li><li> 고무 격막이 플라스크를 밀봉 및 가열 (60 ℃로)에서 초음파 (40 kHz에서)에 대한 글러브 박스에서 제거고체 테 또는 셀레늄의 모든 때까지 수조 (약 20 분)을 해산했다. 옆 1 옥타 (1-ODE) 5 ㎖를 설정합니다. </li><li> 별도로, 깨끗하고 건조한 3 구에 자기 교반 막대와 250 ml의 RBF, 4.29 g (0.015 몰) 올레 산 (OA), 76 ml의 0.48 g (0.0037 몰) 카드뮴 (II) 산화물 (CDO) 분말을 결합 1 옥타 데센의. 사용하기 전에 결함 유리를 검사하고, 고온 진공 그리스와 모든 글라스 유리 관절을 조립한다. </li><li> 상단 칼 코겐 화합물 전구체를 주입하는 RBF 무료 적어도 하나의 목을 떠나 쉬 렌크 라인 유리를 통해 플라스크에 낮은 흐름에 진공 펌프와 불활성 가스 (아르곤, 아르곤 또는 질소, N 2) 소스를 연결합니다. 직접 목 및 인감 하나의 솔루션으로 온도 프로브를 삽입합니다. </li><li> 최고 속도로 저어 설정하고 30 분 동안 진공에서 110 ° C까지 온도를 설정합니다. 참고 : 250을 초과 무색 ° C에서 색 변화로 나타낸 올레산 성분이 저하 될노랑. </li><li> 플라스크에 약간의 긍정적 인 압력을 구축하는 불활성 가스를 진공에서 전환합니다. 낮은 압력 (~ 1의 PSI)에 가스의 흐름을 조절합니다. 거품, 오일 버블 1-5 Hz의 주파수에서 형성되어야한다. <ol><li> 별도로 고무 격막을 얹어 유리 목 확장을 준비합니다. 쉬 렌크 라인에 튜브 위해 주사기 바늘을 연결합니다. </li><li> 압력을 해제 할 수 있도록 격막에 주사기 바늘을 관통. 가볍게 진공 그리스와 공동으로 그리스를해야합니다. </li><li> 이 때, 신속하게 반응 플라스크에서 상단 유리 마개를 제거하고 유리 확장자로 교체합니다. 과잉의 불활성 가스를 플라스크를 통해 흐르고, 이는 오일 버블 나오는 기포로 표시한다. </li></ol></li><li> 원래의 불활성 가스 공급원을 닫고 합성의 나머지 동안 플라스크의 상부에 불활성 가스의 저속 제어 흐름을 허용하는 제 벤트를 연다. </li><li> (26) 용액의 온도를 상승0 ° CdTe에 대한 C (의 CdSe 250 ° C) 및 용액이 완전히 무색 투명 약간의 갈색에서 바뀔 때까지 기다립니다. </li><li> 원하는 반응 온도에 도달하면 상부 칼 코겐 전구체 및 추가 5 ㎖ -1- ODE 추출하여 주입 주사기를 준비한다. </li><li> 교반 빠르게 상위 칼 코겐 / 1- ODE 혼합물을 주입하는 동안 계속 한 단계에서, 가열 맨틀을 제거한다. </li><li> 솔루션은 RT (~ 30 분)으로 냉각 및 양자 국한 입자 씨앗의 형태로 색상 변경을 모니터링하고 더 큰 나노 결정으로 성장하도록 허용합니다. 의 CdSe 깊은 붉은 색이며, CdTe는 어두운 갈색이다. </li><li> 직접 플라스크에, 생성물을 침전 헵탄 25 ㎖, 100 ㎖의 에탄올을 추가한다. 전송 40 ML의 50 ml의 원심 분리 관에 분취하고 침전을 완료하는 데 5 ml의 톨루엔 5 ml의 에탄올을 추가합니다. </li><li> 2 분 또는 상층 액이 투명해질 때까지 1722 XG에서 제품을 원심 분리기. 뜨는을 가만히 따르다 및 고체 페이지를 결합0.5 ㎖의 톨루엔 및 나노 결정이 분산 피리딘을 증류수 5 mL를 첨가하여 5 ㎖의 RBF로는 roduct. 주의 : 흄 후드 아래에있는 모든 피리딘 실험을 실시한다. </li><li> 불활성 가스로 RBF를 세척 한 후 고무 격막으로 밀봉. 가열 맨틀을 장착하고 85 ° C에 가져다. 고무 격막에 간단히 삽입 된 바늘을 사용하는 모든 압력을 해제합니다. 가열하고 18 시간 동안 부드럽게 교반을 계속합니다. </li><li> 피리딘 교환 후, 2 분 또는 상층 액이 무색이 될 때까지 1,722 XG에서 CdTe 또는 한 CdSe 제품 40 ML의 헥산과 원심 분리기를 결합합니다. 뜨는을 가만히 따르다 5 ml의를 증류 한 피리딘 5 ml의 1 프로판올을 추가합니다. 불활성 가스 및 초음파 처리 (40 kHz에서) 30 분 동안이 혼합물을 세척 플라스크. 상층 액을 수집하고 견고한 제품을 폐기. </li><li> 또는 큰 응집 입자를 제거하기 위해 1 ㎛ 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE) 주사기 필터를 통해 상기 잉크 필터. 건조 및 1 ml의 무게에 의해, 잉크의 농도를 측정한다. 전형적인 농도는 아칸소전자 CdTe 40 밀리그램 ml의 -1, 16 mg의 ml의 -1의 CdSe합니다. </li><li> 필요에 따라 피리딘 / 1- 프로판올로 잉크를 희석. 불활성 기체에서 보관 잉크를 사용하지 않는 동안. </li></ol></li><li> 금 잉크 (26) <ol><li> 500㎖의 삼각 플라스크에 금 (III) 클로라이드 트리 히드 레이트 1.518 g (0.00385 몰), HAuCl 4 결합 교반. 3H 2 O, 126 ML의 H 2 O를 황색 용액을 생성한다. </li><li> 9.52 g (0.0174 mol)을 334 ml의 톨루엔 tetraoctylammonium 브로마이드 미리 혼합 용액을 추가합니다. </li><li> 다음 리간드, 2 ml의 톨루엔 0.452 g (0.00382 몰) 헥산 티올을 추가합니다. </li><li> 마지막으로, 별도로 105 ML의 H 2 O와 1.58 g (0.0418 mol)의 수소화 붕소 나트륨 (을 NaBH 4)을 결합하고 즉시 솔루션 드롭 현명한 반응 플라스크에 절감이 버블을 추가합니다. </li><li> 3 시간 동안 공기 중에서 실온에서 교반 한 후, 분액 깔때기로 유기상을 분리한다. </li><li> 줄이고, 회전 증발기를 사용하여20 ml의 부피와 50 ML의 헥산 200 ml의 메탄올이 잉크를 씻는다. 2 분 동안 1,722 XG에서 원심 분리와 고체 침전물과 무색 뜨는을 가만히 따르다. </li><li> 공기 고체를 건조 및 70 mg의 ml의 -1의 농도로 클로로포름에 다시 분산. </li></ol></li><li> ITO 잉크 (23) <ol><li> 및 주석 (II) 클로라이드 디 하이드레이트 (SnCl 2. 2H 2 O, 0.357 g, 0.00158 몰 ((NO 3) 3. 2.85H 2 O 2.93 g, 0.00974 몰에서), 인듐 (III) 질산염 수화물 고체 염 수확기 )를 50 ㎖ 폴리 프로필렌 원심 분리 튜브에 10 mL의 2- 메 톡시 에탄올과. </li><li> 여기에, 산화제로는 pH 안정제로 14.5 M 수산화 암모늄 (NH 4 OH, 0.0024 몰) 및 0.83 g (0.0104 몰) 질산 암모늄 (3 NH 4 NO)의 167 μl를 추가합니다. </li><li> 가열 (60 ° C)와 40 kHz에서 20 분간 초음파 처리 또는 무색 트란에 흐릿한 흰색에서 잉크 변경까지sparent. </li></ol></li></ol> 2. ITO 패터닝 <ol><li> 잘라 에탄올과 아세톤에서 초음파 처리하여 (25mm × 25 mm X 1.1 mm) 유리 슬라이드를 청소합니다. </li><li> 1 분 동안 집중 (&gt; 5 M) 수산화 나트륨 (NaOH를) 유리 기판을 만끽하고 간단히 물로 씻어. </li><li> 스핀 코터에 유리 기판을 놓고 ITO 잉크와 슬라이드를 입력합니다. 20 초 동안 3,228 XG에 스핀. </li><li> 즉시 10 분 동안 핫 플레이트에서 400 ° C로 설정 열에서 기판을 배치합니다. 세라믹 접시에 실온에서 천천히 냉각. </li><li> 시트 저항은 평방 당 1000 옴 (약 10 층) 이하가 될 때까지 -이 프로세스 (2.4 2.3)를 반복합니다. 안정된 표면에 ITO / 유리 필름을 배치하고, 저항을 기록 약 0.5 cm 떨어진 멀티 프로브를 누르면서 4 점 프로브 또는 멀티 미터 단위와 시트 저항 근사. 4 점 탐침 장치를 사용할 수있는 경우, 시트 (R)을 기록 필름 상에 프로브 팁을 누르는설립 방법에 따라 esistance. (27) </li><li> 마지막으로, 간단히 딥 (~ 2 초) 묽은 왕수의 영화와는 평방 당 500 옴 이하의 저항을 줄이기 위해 건조하여 증류수로 씻어. </li><li> 테이프의 스트립을 절단하여 디바이스 패턴을 구축 (즉, 폴리 아미드 열처리 또는 산 에칭 셀로판 테이프 테이프)와 미리 디자인 된 격자에 따라이를 준수. 예를 들어, 0.10 cm의 폭을 갖는 수직 스트립은 0.10 cm 2 소자 영역을 생성 할 것이다. <ol><li> 문서 편집 소프트웨어와 디자인 그리드, 투명 유리 슬라이드에 테이프를 장착하기위한 가이드 역할을 기판에서 종이와 위치에 인쇄 할 수 있습니다. 주 : 애플리케이션 및 잉크의 특성에 따라,이 그리드는 정사각형, 직사각형 또는 측정 영역이 임의의 형상의 형상으로 상부 전극과 하부 전극과 중첩하는 장치를 제조하기 위해 사용될 수있다. 예를 들어, ITO의 두 개의 평행 한 스트립 교류에 의한활성층 (CdTe 및 CdSe로)을 증착 한 다음, 각 폭 0.10 cm은, 금 층이 0.10 cm 2 디바이스를 형성하기 위해 단지 90도 회전 된 동일한 패턴을 이용하여 증착 될 수있다. </li></ol></li><li> (60)에 묽은 왕수에 접착 테이프 스트립 유리 / ITO 필름을 적시 노출 된 ITO까지 ° C 베어 유리 기판 뒤에 남겨두고, 용해. </li><li> 테이프를 제거하고 테이프 접착제에서 모든 잔류 물을 제거하기 위해 아세톤, 에탄올로 필름을 씻는다. </li><li> 이토 유리​​ 기판의 한쪽에 스트립 실버 에폭시 작은 방울을 놓는다. (150)에서 핫 플레이트에이를 가열 2 분 동안 ° C를 실온으로 냉각 하였다. 이 소둔 후의 CdTe / CdSe로 활성층을 제거하기 어렵 기 때문에 이러한 디바이스 측정 접촉 지점의 역할을 할 것이다. </li></ol> 의 CdSe, CdTe 및 금 필름 3. 솔루션 처리 <ol><li> 스핀 코팅 (28) <ol><li> 패턴 화 된 ITO-GLAS 배치S 스핀 코터에 기판 드롭 코팅 한 CdSe 나노 결정에 의해 상면을 채운다. </li><li> 30 초 동안 610 XG에 스핀 (150)에서 핫 플레이트에서 건조하여 2 분 동안 C를 °. 25 ° C까지 차가운. </li><li> NH 4 CL에 필름을 찍어 메탄 : 메탄올 (25 포화 ° C) 60 솔루션 세트 기음. 이소프로판올 별도의 용기에 필름을 찍어 다음 15 초 동안 누르고 있습니다. </li><li> (380)에서 핫 플레이트에 다음 불활성 가스 하에서 건조 및 열 25 초 동안 C를 °. 실온으로 냉각 및 불활성 가스 하에서 건조되기 전에 증류수로 여분의 염분을 씻어. </li><li> 원하는 두께에 도달 할 때까지 -이 프로세스 (3.1.4 3.1.1)를 반복합니다. 일반적으로, 한 CdSe의 3 층은 60 나노 필름 및 CdTe의 6 층은 400 nm의 CdTe 필름을 생산하는 생산하고 있습니다. </li></ol></li><li> 코팅 (12), (29) 스프레이 <ol><li> 평평한 고체 뒷면에 테이프 또는 클립을 수직으로 ITO 유리 기판을 탑재합니다. </li><li> DIL클로로포름 1 잉크의 0.25 mL를 (0.5 mm 바늘 장착) 중력 공급 에어 브러쉬를로드 - UTE 4 밀리그램 ml의에 CdTe와의 CdSe 잉크. </li><li> 도 10 및 40 PSI의 캐리어 가스의 압력을 조정한다. 얇고 부드러운 필름에 대한 높은 압력을 사용합니다. </li><li> 에어 브러쉬 노즐은 상기 기판으로부터 약 60mm를 유지 급격한 수직 좌우 움직임을 이용하여 기판 상에 균일하게 분무 한 다음, 기판 옆 노즐 분무 나노 잉크 우울. 멀리 장치에서 1 ml의에게 ~ 순수 클로로포름을 분사하여 에어 브러쉬를 청소합니다. </li><li> 마운트로부터 기판을 제거하고, 스핀 코팅 (3.1.5)에 원하는 두께가 달성 될 때까지의 경우와 동일한 방법으로 증착 CdTe 또는 한 CdSe 나노 결정의 필름을 처리한다. </li><li> 마찬가지로, 장치를 완료하는 활성층 상에 후면 금속 접촉 나노 막을 스프레이. 사용하여 ITO 전극을 위해 사용 된 동일한 절차, 패턴을 0.01 cm 두께의 스트립을 사용하여이토 스트립에 수직 활성층을 둘러 접착 테이프. </li><li> 클로로포름에 분산 된 금 (Au) 나노 잉크의 2 ㎖ (70 밀리그램 ml의 1)과 에어 브러쉬를 넣습니다. </li><li> 어두운 불투명 한 막을 증착 한 후, 상기 기판을 분리하고 신중 20 초 동안 250 ℃에서 열판에서 가열을하기 전에 테이프를 제거한다. 금색 나타나고 장치 RT로 냉각하고 테스트 할 수있다. </li></ol></li></ol>

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</ol>

저자는 공개 아무것도 없어.

요약하면,이 프로토콜은 분무 또는 스핀 코팅 증착에서 전자 장치 처리 솔루션을 구축과 관련된 주요 단계에 대한 지침을 제공합니다. 여기서, 우리는 비도 전성의 유리 기판 상에 액 처리 투명 전도성 인듐 주석 산화물 (ITO) 필름을위한 새로운 방법을 강조. 손쉬운 에칭 절차 후에, 개별 전극은 스프레이 증착하는 광 활성층 전에 형성 될 수있다. 레이어 - 바이 - 레이어 기술을 사용하여, CdTe 및 CdSe로 나노 결정은 에어 브러쉬에서 주위 조건하에 공기에서 증착 될 수있다. 리간드 교환 및 열처리 후, 마지막 비 - 투명 전도성 금속 전극은 분무 - 코팅 장치로 네이티브 유기 리간드를 제거하기 위해 가열 될 수있다. 이 층은 증착시에 마스크 패턴을 이용하여 패터닝 될 수있다. 완전히 생성 된 용액은 모두 무기 디바이스 특징 및 테스트 할 수 처리된다. 특별한주의가 directe해야한다오래된 재료로 신선한 시약을 사용하는 d를 불순한 또는 바람직하지 않은 제품으로 이어질 ...

그들의 고유 한 새로운 속성, 무기 나노 잉크는 태양 전지 1을 포함한 전자 장치의 넓은 범위의 애플리케이션을 발견 -. (6) 발광 다이오드, 7, 8 커패시터 (9) 및 트랜지스터들 (10)이 우수한 전자의 결합에 기인하고 무기 재료 및 나노 그들의 솔루션 호환성의 광학 특성. 대량의 무기 재료는 일반적으로 용해하지 않으며, 따라서 높은 온도, 낮은 압력의 진공 증착에 한정된다. 유기 리간드 쉘 나노에 준비 할 때 그러나, 이러한 물질은 유기 용매에 분산 용액으로부터 증착 될 수있다 (드롭, 위해 DIP, 스핀, 분무 코팅). 또한 가능한 틈새 응용 프로그램을 확대하면서 전자 장치와 코트 크고 불규칙한 표면이 자유는 이러한 기술의 비용을 줄일 수 있습니다. 6, 11 </suP&gt; (12) 카드뮴 (II) 텔루 라이드 (CdTe), 카드뮴 (II) 셀렌 (CdSe로), 카드뮴 (II), 황화 (CDS) 및 산화 아연 용액 처리 (ZnO)을 무기 반도체 활성층은 효율 (ƞ)에 도달하는 태양 광 장치에 주도 금속 CdTe 쇼트 키 접합 CdTe / 알 (ƞ = 5.15 %) (13), (14)와 이종 접합 CdS와 / CdTe (ƞ = 5.73 %), 15의 CdSe / CdTe (ƞ = 3.02 %), 16, 17의 ZnO / CdTe (ƞ는 = 7.1 %, 12 %). (18), 벌크 CdTe 장치의 진공 증착에 대비 19은 이러한 나노 필름은 기본 필름을 효율적으로 전자 수송층을 금지 장쇄 유기 리간드 절연막 제거 리간드 교환 다음 증착을 거쳐야한다. 또한, CD - (S, Se를, 테)를 소결하는 적합한 염 촉매의 존재하에 가열시에 발생한다. 최근에는 f를했다메탄올 용액 :. 운드, 그 비 독성 암모늄 (NH 4 CL)는 NH 4 CL에 증착 된 나노 결정의 필름을 침지함으로써 일반적으로 사용되는 카드뮴 (II) 클로라이드의 대체로 이러한 목적 (을 CDCl3 2) (20)를 사용할 수있다 리간드 교환 반응은 열 활성화 NH 4 CL 소결 촉매에의 노출과 동시에 발생한다. 이러한 필름은 제조 광 액티브 층의 원하는 두께를 구축 층별로 가열한다. 21 투명 도전 막에서의 최근 발전 (금속 나노 와이어, 그래 핀, 탄소 나노 튜브, 연소 처리 된 인듐 주석 산화물) 및 도전성 금속 나노 잉크는 임의의 비도 전성 표면에 내장 된가요 성 또는 곡선 전자의 제조 주도하고있다. (22) (23)이 프레젠테이션 우리는 활성층 (CdTe 및 CdSe로 나노 결정들)을 포함하여 각 전구체 잉크 용액의 제조를 입증 상기 따라 투여기서 산화 전극 (즉, 인듐 도핑 된 주석 산화물, ITO) 및 용액 공정에서 완전히 완료된 무기 태양 전지를 구성하는 후면 금속 접촉. 24 실시 대여, 우리는 비도 전성의 분무 공정 및 장치 층 패턴 구조를 강조 유리. 이 상세한 비디오 프로토콜 설계 및 구축 솔루션 처리 태양 전지하는 연구자를 지원하기위한 것입니다; 그러나, 여기에서 설명 된 것과 동일한 기술은 광범위한 전자 장치에 적용 가능하다.

<table><tbody><tr><td>올레산, 90%</td><td>시그마 알드리치</td><td>364525</td><td></td></tr><tr><td>1-옥타데센, 90%</td><td>시그마 알드리치</td><td>O806</td><td>기술 등급</td></tr><tr><td>트리옥틸포스핀(TOP), 90%</td><td>시그마 알드리치</td><td>117854</td><td>공기에 민감한</td></tr><tr><td>트리메틸실릴 클로라이드, 99.9%</td><td>시그마 알드리치</td><td>92360</td><td>공기 및 물에 민감한</td></tr><tr><td>Se, 99.5+%</td><td>시그마 알드리치</td><td>209651</td><td></td></tr><tr><td>NH4Cl, 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>9718</td><td></td></tr><tr><td>CdCl2, 99.9%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>202908</td><td>고독성</td></tr><tr><td>CdO, 99.99%</td><td>Strem</td><td>202894</td><td>Highly toxic</td></tr><tr><td>Te, 99.8%</td><td>Strem</td><td>264865</td><td></td></tr><tr><td>In(NO3)3.2.85H2O, 99.99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>326127-50G</td><td></td></tr><tr><td>SnCl2.2H2O, 99.9%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>431508</td><td></td></tr><tr><td>NH4OH</td><td>Sigma Aldrich</td><td>320145</td><td>Caustic</td></tr><tr><td>NH4NO3, 99%</td><td>시그마 알드리치</td><td>A9642</td><td></td></tr><tr><td>HAuCl4.3H2O, 99.9%</td><td>시그마 알드리치</td><td>520918</td><td></td></tr><tr><td>테트라옥틸암모늄 브로마이드(TMA-Br)</td><td>시그마 알드리294136</td><td></td><td></td></tr><tr><td>톨루엔, 99.8%</td><td>시그마 알드리치</td><td>244511</td><td></td></tr><tr><td>헥산티올, 95%</td><td>시그마 알드리치</td><td>234192</td><td></td></tr><tr><td>NaBH4, 96%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>71320</td><td></td></tr><tr><td>헥산, 98.5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>650544</td><td></td></tr><tr><td>에탄올, 99.5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>459844</td><td></td></tr><tr><td>메탄올, 무수, 99.8%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>322415</td><td></td></tr><tr><td>1-프로판올, 99.5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>402893</td><td></td></tr><tr><td>2-프로판올, 99.5% </td><td>시그마 알드리치</td><td>278475</td><td></td></tr><tr><td>피리딘, > 99%</td><td>시그마 알드리치</td><td>360570</td><td>증류로 정제</td></tr><tr><td>헵탄</td><td>시그마 알드리치</td><td>246654</td><td></td></tr><tr><td>클로로포름 > 99%</td><td>시그마 알드리치</td><td>372978</td><td></td></tr><tr><td>아세톤</td><td>시그마 알드리치</td><td>34850</td><td></td></tr><tr><td>유리 현미경 슬라이드</td><td>피셔</td><td>12-544-4</td><td>컷 유리 커터 포함</td></tr> 중력 <tr><td>Fed 에어 브러시</td><td>Paasche</td><td>VSR90 # 1</td><td></td></tr><tr><td>주사기 바늘</td><td>피셔</td><td>CAD4075</td><td></td></tr><tr><td>태양 시뮬레이터 테스트 스테이션</td><td>뉴 포트</td><td>PVIV-1A</td><td></td></tr><tr><td>소프트웨어</td><td>Oriel</td><td>PVIV 2.0</td><td></td></tr><tr><td>라운드 바닥 플라스크</td><td>시그마 알드리치</td><td>Z723134</td><td></td></tr><tr><td>라운드 바닥 플라스크</td><td>시그마 알드리치</td><td></td><td></td>Z418668</tr><tr><td>폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 주사기 필터&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z259926</td><td></td></tr><tr><td>폴리아미드 테이프</td><td>Kapton</td><td>KPT-1/8</td><td></td></tr><tr><td>셀로판 테이프</td><td>Scotch</td><td>810 테이프</td><td></td></tr><tr><td>폴리프로필렌&nbsp; 원심 분리기 튜브</td><td>시그마 Aldrich</td><td>CLS430290</td><td></td></tr><tr><td>은 에폭시</td><td>MG 화학 물질</td><td>8331-14G</td><td></td></tr></tbody></table>

완전 해결 가공 된 무기 나노 결정 태양 광 발전 장치의 제작

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

우리는 스핀에서 완전 용액 처리의 무기 태양 전지의 제조 방법을 설명하고 나노 잉크의 코팅 증착을 스프레이. 광활성 흡수층, CdTe 및 콜로이드의 CdSe 나노 결정 (3-5 ㎚) 불활성 핫 주입 기술을 사용하여 합성 및 과도한 출발 시약을 제거하기 위해 세정 침전. 마찬가지로, 금 나노 입자 (3-5 나노 미터)를 주위 조건 하에서 합성 유기 용매에 용해시킨다. 또한, 투명 전도성 인듐 주석 산화물 (ITO) 필름을위한 전구체 용액은 반응성 산화제와 결합 인듐 주석 염 용액으로부터 제조된다. 층별, 이러한 솔루션은 나노 결정 태양 전지 (유리 / ITO / 한 CdSe / CdTe / Au로)를 구축하는 소둔 (200 내지 400 ℃로) 다음의 유리 기판 상에 증착된다. 사전 어닐링 리간드 교환은 영화 NH 4 CL에 침지 한 CdSe와 CdTe 나노 결정이 필요합니다 : 긴 사슬 네이티브 리그를 대체 할 메탄올음이온 - 작은 무기 (CL)와 NDS. NH 4 (CL)는 난방시에 입자 성장 (136 ± 39 ㎚)로 이어지는 (종래을 CDCl3이 발 치료 무독성 대안으로) 소결 반응을위한 촉매로서 작용하는 것으로 확인되었다. 제조 된 필름의 두께와 거칠기는 SEM 및 광학 프로필 로메 특성화된다. FTIR 소결 전에 배위자 교환의 정도를 결정하는데 이용되며, 각각의 XRD는 물질의 결정 및 위상을 확인하기 위해 사용된다. ITO 층 및 열처리 후 카드뮴 칼 코게 나이드 나노 결정의 흡광도의 적색 편이를 통해 자외선 / 마주 스펙트럼을 보여 높은 가시 광선 투과율. 완성 된 소자의 전류 - 전압 곡선을 시뮬레이션 한 태양 조명 하에서 측정된다. 증착 기술 및 리간드 교환시 사용되는 시약의 작은 차이는 기기 특성에 지대한 영향을 미칠 것으로 나타났다. 여기서는 CHEMI의 효과를 검토CAL (소결 및 리간드 교환 제) 및 광 소자 성능에 물리적 처리 (용액 농도, 분사 압, 어닐링 시간과 어닐링 온도).

소각 X 선 회절 패턴은 어닐링 된 나노 결정 막 (도 1a)의 결정 및 위상을 확인하기 위해 사용된다. 결정자 크기가 100 나노 미터 미만인 경우에는, 그 결정 입경은 쉐러 방정식 (식. 1)을 추정하고 주사 전자 현미경 (SEM)으로 확인할 수있다, <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/54154/54154eq1.jpg" /> d는 평균 결정자 직경이고, K는 물질에 대한 무 차원 형상 계수이고, β는 브래그 각도 θ에서의 X-ray 회절 (XRD) 피크의 반값 전체 폭이다. 주사 전자 현미경 (SEM)은 어닐링 된 필름 (도 2b, 및도 3c C-F)에서의 입자 성장의 정도를 모니터하는데 사용된다. NH 4 CL의 존재 또는 CdTe 및 CdS...

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.

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

이 절차의 전반적인 목표는 상온 상압 조건에서 무기 나노결정의 스핀 코팅 및 스프레이 코팅 박막을 증착하고, 리간드 교환과 열처리를 통해 완전한 용액 공정 기반의 태양 전지 소자를 제작하는 것입니다. 이 방법은 나노 규모로 무기 재료를 준비함으로써 소자 전체를 바텀업(bottom-up) 방식으로 용액 공정하여 기능성 전자 소자를 구축할 수 있는지와 같은 나노과학 및 응용 재료 계면 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 새롭고 파격적인 표면에 전자 소자를 스프레이 방식으로 도포하는 방안을 고려할 수 있다는 점입니다.이는 증착의 추가적인 자유도 덕분에 넓고 불규칙한 영역을 짧은 시간 내에 분무할 수 있다는 장점이 있습니다. 이 방법은 특히 광전 소자 제작에 대한 통찰을 제공할 수 있지만, LED, 트랜지스터 및 커패시터의 분무 공정과 같은 다른 시스템에도 적용될 수 있습니다. 카드뮴 셀레나이드 및 카드뮴 텔루라이드 잉크를 합성할 때는 피리딘 합성 단계까지 텍스트 프로토콜을 따르십시오.상층액을 따라내고 정제된 pyridine 5 milliliters와 1-propynol 5 milliliters를 다시 첨가합니다. 그 다음, 플라스크를 불활성 가스로 퍼지하고 혼합물을 40 kilohertz에서 30분 동안 초음파 처리합니다. 또한 잉크를 1 micron PTFE 시린지 필터로 여과하고, 200 microliters를 건조시켜 잉크의 농도를 측정하는 것이 중요합니다.마지막으로, 필요에 따라 피리딘과 1-프로피놀로 잉크를 희석하고 불활성 가스 하에 보관하십시오. 500 mL 삼각 플라스크에 염화 금트리하이드레이트와 물을 함께 넣고 교반하십시오. 다음으로, 준비된 테트라옥틸암모늄 브로마이드를 노란색 혼합물에 첨가하십시오.다음으로, hexanethiol 리간드를 첨가합니다. 별도의 용기에서 수소화붕소나트륨을 물에 혼합합니다. 이 기포가 발생하는 환원 용액을 반응 플라스크에 즉시 한 방울씩 첨가합니다.3시간 동안 교반한 후, 분별 깔때기를 사용하여 유기층을 분리합니다. 그런 다음, 회전 증발 농축기를 사용하여 부피를 20 milliliters로 줄입니다. 수집된 잉크를 50 milliliters의 hexanes와 200 milliliters의 methanol로 세척합니다.고체 성분을 침전시키고 무색의 상층액을 따라냅니다. 그 다음, 고체 성분을 공기 중에서 건조시킨 후 chloroform에 70 mg/mL 농도로 재분산시킵니다. ITO 잉크를 위한 인듐 주석 고체의 적절한 비율을 맞추는 것은 이 전극의 높은 전도성을 확보하는 데 매우 중요합니다.어닐링 후에 형성된 산화막은 전구체의 상대적 농도의 미세한 변화에 매우 민감합니다. 우선, 50 milliliter 폴리프로필렌 튜브에 인듐 질산염 수화물과 주석 염화물 이수화물의 고체 염을 10 milliliters의 2-methoxyethanol과 혼합합니다. 이 혼합물에 pH를 조절하기 위해 수산화암모늄을 첨가합니다.그런 다음 산화제 역할을 할 질산암모늄 고체를 넣어 혼합합니다. 튜브를 40 kHz의 초음파 세척기에 넣고 따뜻한 물에서 20~60분 동안, 또는 잉크가 뿌연 흰색에서 무색 투명하게 변할 때까지 초음파 처리합니다. 정사각형 모양으로 자른 유리 슬라이드를 준비하고, 초음파 세척 후 에탄올과 아세톤으로 세척합니다.다음으로, 유리를 진한 수산화나트륨 용액에 1분 동안 담급니다. 유리를 물로 짧게 헹군 후 ITO 잉크를 스핀 코팅합니다. 그런 다음, 즉시 슬라이드를 400 °C로 설정된 핫플레이트로 옮깁니다.5분 후, 이를 꺼내 세라믹 플레이트 위에서 실온으로 식힙니다. 멀티미터 또는 4-point probe로 측정했을 때 면저항이 1,000 ohms 미만이 될 때까지 슬라이드 위에 ITO 잉크를 계속 층층이 도포합니다. 마지막으로, 필름을 희석된 왕수(aqua regia)에 잠시 담근 후 증류수로 헹굽니다.건조 후 저항은 500 ohms 미만이어야 합니다. 이제 출력된 그리드를 참조하여 산 에칭을 위해 셀로판 테이프 조각을 배치하여 층을 마스킹하십시오. 테이프가 부착된 부분의 ITO는 유리에 그대로 유지됩니다.정확한 패턴이 없으면 소자가 원하는 면적을 갖지 못하게 되며, 효율 또는 전류 측정값이 부정확해집니다. 또한, 패턴 형성은 인접한 소자들이 서로 접촉하지 않도록 보장하여 소자의 단락을 방지합니다. 다음으로, 노출된 ITO를 용해시키기 위해 필름을 60 °C의 희석된 왕수로 침지하십시오.물로 빠르게 헹구고 건조시킨 후, 테이프를 제거합니다. 그다음 아세톤과 에탄올을 이용해 필름을 초음파 처리하여 테이프 잔여물을 제거합니다. 이제 측정을 위한 접촉 지점을 추가합니다.기판 사각형의 한쪽 면에 있는 각 ITO 스트립의 가장자리에 실버 에폭시를 소량 떨어뜨립니다. 마지막으로, 기판을 150 °C에서 2분 동안 가열한 후 식힙니다. 패턴화된 ITO 유리 기판을 스핀 코터에 올려놓고 셀렌화 카드뮴 결정 잉크를 코팅하는 것으로 시작하십시오.150 °C에서 2분 동안 건조시킨 후, 60 °C로 가열된 메탄올 함유 염화암모늄 용액에 15초 동안 담급니다. 그 다음, 필름을 이소프로판올에 담급니다. 이어서, 불활성 가스 하에서 필름을 건조시키고 380 °C에서 25초 동안 가열합니다.냉각 후, 증류수로 과잉 염을 씻어내고 불활성 가스 하에서 기판을 건조합니다. 원하는 두께에 도달할 때까지 이 과정을 반복합니다. 스핀 코팅과 달리, 스프레이 코팅은 분사하는 사람에 따라 일관되지 않은 미세한 차이가 발생할 수 있습니다.하지만 수개월간의 시행착오 끝에 효과적인 방법을 찾아냈습니다. ITO 유리 기판을 테이프나 클립을 사용하여 평평하고 견고한 받침대에 수직으로 고정하십시오. 희석된 카드뮴 잉크 0.25~1 mL를 중력 공급식 에어브러시에 넣으십시오.얇고 매끄러운 박막을 얻으려면 압력을 더 높게 설정하십시오. 이제 기판 표면에서 60 millimeters 떨어진 지점에서 기판 외부부터 나노결정 잉크를 분사하기 시작하십시오. 그 후, 분사 스트림을 표면에 수직으로 유지하면서 기판 위를 빠르게 좌우로 움직이며 분사하십시오. 분사 방식을 사용하면 박막의 두께, 거칠기 및 전반적인 형태를 훨씬 더 세밀하게 제어할 수 있습니다.하지만 이러한 자유도가 추가된 만큼, 일관성을 확보하기 위해서는 분사 거리, 용액 농도, 분사 압력 및 증착 시간을 주의 깊게 모니터링해야 합니다. 원하는 두께가 될 때까지 나노결정 잉크 층을 계속해서 추가하십시오. 그 다음, 활성층에 테이프 패턴을 형성하십시오.마지막으로, 금 나노결정 박막을 기판 위에 분사할 수 있습니다. 어닐링된 박막의 결정립 성장 정도를 관찰하기 위해 주사 전자 현미경을 사용하였습니다. 카드뮴 염료를 단층으로 증착하고 염화암모늄 존재 하에서 가열한 후, 가열 온도와 시간, 잉크 농도, 분사 압력 및 시간, 또는 스핀 속도를 조절하여 결정립 크기를 최적화하였습니다.일반적으로 결정립의 크기가 클수록 단락 전류가 더 높은 소자를 나타냅니다. 나노결정의 크기는 흡수 피크와 양자 제한 효과 간의 상관관계를 기반으로 UV-Vis 분광법을 사용하여 추정합니다. 결정 크기는 전구체 농도, 반응 온도 및 잉크 합성 시간을 조절하여 최적화하였습니다.광학 프로필로메트리를 사용하여 박막 두께와 거칠기를 측정하였습니다. 이는 각 재료의 단일 층과 완성된 소자에 적용되었습니다. 암모늄 클로라이드 메탄올 처리 동안 리간드 교환 정도를 모니터링하기 위해 푸리에 변환 적외선 스펙트럼을 측정하였으며, 이는 2,924 및 2,852에서의 C-H 알코올 신축 진동 밴드의 소실을 통해 측정되었습니다.전류-전압 특성은 암실 상태와 보정된 솔라 시뮬레이터의 1 sun 모사광 조사 하에서 측정되었습니다. 자세한 설명은 텍스트 프로토콜에 제공되어 있습니다. 이 영상을 시청한 후에는 에어브러시, 준비된 잉크 및 열원을 사용하여 일반적으로 용해되지 않는 무기 나노결정을 비전도성 기판 위에 스프레이 증착하여 작동하는 전자 소자를 제작하는 방법에 대해 충분히 이해하시게 될 것입니다.이 기술을 숙달하면 적절히 수행했을 때 1~2시간 내에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도할 때는 유리가 깨지는 것을 방지하기 위해 가열 후 소자 기판을 천천히 냉각시키는 것이 중요하다는 점을 기억하십시오. 나노물질을 다루는 작업은 매우 위험할 수 있다는 점을 잊지 마십시오.개인 보호 장구를 착용한 상태에서 모든 스프레이 공정을 흄 후드 내에서 수행하는 등 항상 예방 조치를 취하십시오.

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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

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

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

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

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

벌크 이종 접합 태양 전지의 인쇄 제작 및 현장에서 형태학 특성

우리는 결정 구조, 상태, 에너지 수준의 밀도 및 궁극적으로 태양 전지의 성능을 비교하는 무기 / 유기 박막이 페 로브 스카이 트 (perovskite)의 다른 제조 방법의 효과에 대한 광범위한 연구 결과를 제시한다.

필름 형성에 하이브리드 페 로브 스카이 트 제조 방법, 전자 구조 및 태양 전지 성능의 영향

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

염료 감응 태양 전지용 광촉매 전극의 전기 방사

이 원고에서는 디자인과 고품질 알 실수로 ZnO (AZO) 씨앗 층에 성장 하는 ZnO nanorods (NRs)와 효율적인 거꾸로 SMPV1:PC71BM 태양 전지를 조작 하는 방법을 설명 합니다. 잘 정렬 된 수직으로 ZnO NRs 전시 높은 결정 속성 지향. 전력 변환 효율의 태양 전지는 6.01%를 도달할 수 있다.

잘 정렬 된 수직 지향 ZnO Nanorod 배열 및 그들의 응용 프로그램에서 반전 된 작은 분자 태양 전지

이 종이, 흐름 보조 dielectrophoresis에 대 한 설명에 자기 조립의 나노와이어 장치. 실리콘 나노와이어 필드 효과 트랜지스터의 제조는 예를 들어 표시 됩니다.

흐름 기반 Dielectrophoresis: 고성능 솔루션 처리 나노와이어 소자의 제조에 대 한 낮은 비용 방법

합성 무기 리드 할로겐 하이브리드 페로 양자 점 잉크 잉크젯 인쇄 및 준비 하 고 게시물 특성화 기술로 잉크젯 프린터에 양자 점 잉크 인쇄 프로토콜에 대 한 프로토콜 표시 됩니다.

태양광 응용 프로그램에 대 한 모든 무기 할로겐 페로 잉크를 인쇄 하는 잉크젯

이 프로토콜에서, 우리는 CIGS 박막 태양 전지에서 은 나노 와이어 네트워크와 CdS 버퍼 층 사이의 강력한 나노 스케일 접촉의 제조에 대한 상세한 실험 절차를 설명합니다.

Cu(In,Ga)Se2 박막 태양전지의 실버 나노와이어 전극과 CdS 버퍼 층 간의 견고한 나노스케일 접촉 제조

배우세요 무기 나노결정을 스핀 및 스프레이 코팅하여 완전한 용액 공정 태양광 발전 장치를 제작하는 방법을. 이 기술은 비전도성 표면에 전자기기를 신속하게 증착할 수 있어 나노과학 및 재료 과학 연구에 활용됩니다.

완전 해결 가공 된 무기 나노 결정 태양 광 발전 장치의 제작

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