Name: 솔루션 처리 실버-비스무트-요오드 삼항 박막 리드 무료 태양광 흡수에 대 한 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-27T14:45:00.000+00:00
Duration: 10 min 19 s
Description: 학습하세요 용액 공정으로 제작된 은-비스무트-요오드 삼원계 반도체 박막을 이용한 무연 태양전지 기술. 이 방법은 공기 안정성과 환경 친화적인 광전자 소자 개발에 활용됩니다.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

이 작품은 대구 경북 과학 및 기술 (DGIST) 연구 및 개발 (R & D) 프로그램 부의 과학, 정보 통신, 한국 미래 계획 (18-동부 표준시-01)에 의해 지원 되었다. 이 작품 또한 한국 에너지 기술 평가 연구소와 연구원 및 사역의 무역, 산업 및 한국 (No. 20173010013200)의 Energy(MOTIE)에 의해 지원 되었다.

1. 준비 맨-유리, 불 소 첨가의 주석 산화물 (SnO2: F) 기판
<ol><li>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.</li>
	<li>청소 기판 1 h 잔여 IPA를 제거를 위한 70 ° C에서가 열 오븐에 넣어.</li>
</ol>2. 전자 차단 소형 티 오2 레이어 (c-티 오2)의 준비
<ol><li>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.</li>
	<li>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 30 3000 rpm에서 기판 s.</li>
	<li>열-anneal는 기판 1 시간 500 ° C에서 오븐에서 그들을 열 하 고 실내 온도에 냉각 하도록 허용.</li>
	<li>0.12 M 티타늄 사염화 (TiCl4) 수성 해결책에서 30 분 동안 70 ° C에는 기판 흡수 하 고 철저 하 게 디 물을 사용 하 여 모든 잔여 TiCl4제거 그들을 씻어 다음.</li>
	<li>1 시간 500 ° C에서 기판 열 anneal 고 c-티 오2 층의 계면 개선 위한 실내 온도에 냉각 하도록 허용. 저장 결과 c-티 오2-N2기판 코팅-사용까지 조건 가득.</li>
</ol>3. 전자 추출 향상 Mesoporous 티 오2 레이어 (m-티 오2)의 준비
<ol><li>M-티 오2 전조 솔루션의 준비 추가 1 g 50 nm 크기의 티 오2 나노의 3.5 g 2-프로 판 올 및 terpineol의 1 g 10ml 유리 약 병을 (사우스 캐롤라이나-HT040)를 붙여 고 붙여넣기 완벽 하 게 해산 했다 때까지 다음 모든 것을 저 어. 참고: 50 nm 크기의 티 오2 나노 붙여넣기 높은 점성 이며 신중 하 게 주걱을 사용 하 여 처리 되어야 합니다.</li>
	<li>준비 된 50 nm 크기의 티 오2 나노 붙여넣기 솔루션 30 5000 rpm의 스핀 캐스트 200 µ L c-티 오2에 s-FTO 기판 코팅.</li>
	<li>열-anneal 오븐에서 1 h 동안 500 ° C에 결과 기판 고 실내 온도에 냉각 하도록 허용.</li>
	<li>30 분 동안 70 ° C에서 0.12 M TiCl4 수성 해결책에는 기판을 담근 다 고 완전히 디 물을 사용 하 여 모든 잔여 TiCl4제거 그들을 씻어.</li>
	<li>1 시간 500 ° C에서 기판 열 anneal 고 m-티 오2 층의 계면 개선 위한 실내 온도에 냉각 하도록 허용. 저장 결과 c-티 오2-및 m-티 오2-N2기판 코팅-까지 사용 조건 가득.</li>
</ol>4. AgBi2의 제조 나7 박막
<ol><li>45 mA/cm2 UV 오존의 농도 자외선 (UV) 램프 아래 맨 유리 기판 취급 청소기는 기판 깨끗 하 고 친수성 되도록 10 분. C와 m 티 오2를 취급 하지 않습니다-청소기 UV 오존으로 FTO 기판 코팅. 참고: x 선 회절 (XRD), 흡 광도, 및 퓨 리에 변환 적외선 (FT-적외선) 스펙트럼 Ag-Bi-나 조작 맨 유리 기판에 얇은 필름을 사용 하 여 조사 되었다. C와 m 티 오2-코팅된 FTO 기판 태양 전지 장치를 위해 사용 되었다.</li>
	<li>적극적으로 소용돌이 BiI3 (0.5087 mmol), AgI의 0.06 g의 0.3 g (0.2544 mmol), 0.2 µ m 기 공 크기 소계 (PTFE) 필터를 사용 하 여 모든 것은 완전히 용 해 될 때까지 n-butylamine의 3 mL 및 다음 주사기-필터 혼합물.</li>
	<li>삭제는 기판에 및 다음 스핀 캐스트 전조 솔루션의 200 µ L 30 6000 rpm 제어 습도 20 %s. N2에 결과 노란 레드 영화를 즉시 전송-장갑 상자 열 어 닐 링에 대 한 준비를 가득.</li>
	<li>실내 온도에, 결과 영화의 열 어 닐 링을 시작 다음 150 ℃, 영화를 열 고 30 분 신속 하 게 단련된 영화 실내 온도에 냉각에 대 한 150 ° C의 온도 유지 한다. 마지막 영화 반짝하 고 브라운-블랙 색상을 가질 것 이다. 신속 하 게 단련된 기판 끄다, 150 ° c.로 설정 핫 플레이트에서 제거</li>
	<li>영화에 대 한 Ag-Bi-나 삼진 얇은 Ag2BiI5와 같은 다른 구성의 1:2: 1로 2에서 BiI3 AgI의 선구자 어 금 니 비율을 변경 하 고 같은 양의 n-butylamine 용 매를 사용 하 여. 위에서 설명한 방법을 사용 하 여 결과 영화 anneal</li>
	<li>온도 따른 Ag-Bi-나 형성 XRD 패턴, FT-적외선 스펙트럼, 표면 형태학 및 흡 광도 스펙트럼을 사용 하 여 조사, 영화에 대 한 Ag-Bi-나 삼진 얇은 90, 110, 150 ° C의 열 어 닐 링 온도 사용 합니다.</li>
</ol>5. 태양 전지 제작 이라도 AgBi2를 사용 하 여 난7 박막
<ol><li>AgBi2에 수송 하는 구멍 물자로 poly(3-hexylthiophene) (P3HT)을 사용 하 여 난7 박막 태양 전지. Chlorobenzene의 1 mL에 P3HT의 10 밀리 그램을 추가 하 고은 P3HT는 완벽 하 게 해산 될 때까지 30 분 동안 50 ° C에서 혼합물을 저 어. 0.2 µ m 기 공 크기 PTFE 필터를 사용 하 여 필터링 합니다. 준비 하 고 N2는 P3HT 저장-장갑 상자를 가득.</li>
	<li>드롭 100는 P3HT의 µ L에에서 녹아 chlorobenzene AgBi2에 나7 박막에 c 그리고 m 티 오2조작-FTO 기판, 및 다음 스핀 캐스트 30 4000 rpm에서 기판 코팅 N2s-장갑 상자를 가득. 열-anneal P3HT의 구조 방향에 대 일 분 동안 130 ° C에서 P3HT 필름.</li>
	<li>0.5의 증 착 속도와 열 증발 기를 사용 하 여 Å / s와 바 최고 금속 연락처 AgBi2나7 박막 태양 전지 100 nm 두꺼운 금 (Au) 전극 입금 그림자 마스크 패턴.</li>
</ol>

<ol><li>Grätzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Light+and+Shade+of+Perovskite+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">The Light and Shade of Perovskite Solar Cells.</a> Nature Materials. 13, 838-842 (2014).</li>
<li>Green, M. A., Ho-Baillie, A., Snaith, H. J. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/nphoton.2014.134?cacheBust=1508229687919">The emergence of perovskite solar cells.</a> Nature Photonics. 8, 506-514 (2014).</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+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells.</a> Journal of American Chemical Society. 131 (17), 6050-6051 (2009).</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, 316-319 (2013).</li>
<li>Yang, W. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iodide+Management+in+Formamidinium-Lead-Halide-Based+Perovskite+Layers+for+Efficient+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Iodide Management in Formamidinium-Lead-Halide-Based Perovskite Layers for Efficient Solar Cells.</a> Science. 356 (6345), 1376-1379 (2017).</li>
<li>Park, B. -W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bismuth+Based+Hybrid+Perovskites+A3Bi2I9+%28A%3A+Methylammonium+or+Cesium%29+for+Solar+Cell+Application%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Bismuth Based Hybrid Perovskites A3Bi2I9 (A: Methylammonium or Cesium) for Solar Cell Application.</a> Advanced Materials. 27 (43), 6806(2015).</li>
<li>Hoye, R. L. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methylammonium+Bismuth+Iodide+as+a+Lead-Free%2C+Stable+Hybrid+Organic-Inorganic+Solar+Absorber%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry%E2%88%92European+Journal%22%5BJournal%5D)">Methylammonium Bismuth Iodide as a Lead-Free, Stable Hybrid Organic-Inorganic Solar Absorber.</a> Chemistry−European Journal. 22 (8), 2605-2610 (2016).</li>
<li>Lyu, M., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-015-0948-y">Organic-Inorganic Bismuth (III)-Based Material: A Lead-Free, Air-Stable and Solution-Processable Light-Absorber beyond Organolead Perovskites.</a> Nano Research. 9 (3), 692-702 (2016).</li>
<li>Mitzi, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic-Inorganic+Perovskites+Containing+Trivalent+Metal+Halide+Layers%3A+The+Templating+Influence+of+the+Organic+Cation+Layer%5BTitle%5D)+AND+%22Inorganic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Organic-Inorganic Perovskites Containing Trivalent Metal Halide Layers: The Templating Influence of the Organic Cation Layer.</a> Inorganic Chemistry. 39 (26), 6107-6113 (2000).</li>
<li>Mashadieva, L. F., Aliev, Z. S., Shevelkov, A. V., Babanly, M. B. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838812020063">Experimental Investigation of the Ag-Bi-I Ternary System and Thermodynamic Properties of the Ternary Phases.</a> Journal of Alloys and Compounds. 551, 512-520 (2013).</li>
<li>Kim, Y., et al. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201603608">Pure Cubic-Phase Hybrid Iodobismuthates AgBi2I7 for Thin-Film Photovoltaics.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55 (33), 9586-9590 (2016).</li>
<li>Fourcroy, P. H., Palazzi, M., Rivet, J., Flahaut, J., Céolin, R. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0025540879900965">Etude du Systeme AgIBiI3.</a> Materials Research Bulletin. 14 (3), 325-328 (1979).</li>
<li>Kondo, S., Itoh, T., Saito, T. <a target="_blank" href="http://link.aps.org/pdf/10.1103/PhysRevB.57.13235">Strongly Enhanced Optical Absorption in Quench-Deposited Amorphous AgI Films.</a> Physical Review B. 57 (20), 13235-13240 (1998).</li>
<li>Kumar, P. S., Dayal, P. B., Sunandana, C. S. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609099006471">On the Formation Mechanism of γ-AgI Thin Films.</a> Thin Solid Films. 357 (2), 111-118 (1999).</li>
<li>Validźić, I. L., Jokanpvić, V., Uskoković, D. P., Nedeljković, J. M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0254058407004075">Influence of Solvent on the Structural and Morphological Properties of AgI Particles Prepared Using Ultrasonic Spray Pyrolysis.</a> Materials Chemistry and Physics. 107 (1), 28-32 (2008).</li>
<li>Tezel, F. M., Kariper, İA. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/319411022_Effect_of_pH_on_Optic_and_Structural_Characterization_of_Chemical_Deposited_AgI_Thin_Films">Effect of pH on Optic and Structural Characterization of Chemical Deposited AgI Thin Films.</a> Materials Research Ibero-American Journal of Materials. 20 (6), 1563-1570 (2017).</li>
<li>Chai, W. -X., Wu, L. -M., Li, J. -Q., Chen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Series+of+New+Copper+Iodobismuthates%3A+Structural+Relationships%2C+Optical+Band+Gaps+Affected+by+Dimensionality%2C+and+Distinct+Thermal+Stabilities%5BTitle%5D)+AND+%22Inorganic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A Series of New Copper Iodobismuthates: Structural Relationships, Optical Band Gaps Affected by Dimensionality, and Distinct Thermal Stabilities.</a> Inorganic Chemistry. 46 (21), 8698-8704 (2007).</li>
<li>Konstantatos, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasensitive+Solution-Cast+Quantum+Dot+Photodetectors%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Ultrasensitive Solution-Cast Quantum Dot Photodetectors.</a> Nature. 442, 180-183 (2006).</li>
<li>Mercier, N., Louvaina, N., Bi, W. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2009/ce/b817891g">Structural Diversity and Retro-Crystal Engineering Analysis of Iodometalate Hybrids.</a> CrystEngComm. 11 (5), 720-734 (2009).</li>
<li>Zhu, X. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Mono-+versus+Di-ammonium+Cation+of+2%2C2%27-Bithiophene+Derivatives+on+the+Structure+of+Organic-Inorganic+Hybrid+Materials+Based+on+Iodo+Metallates%5BTitle%5D)+AND+%22Inorganic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Effect of Mono- versus Di-ammonium Cation of 2,2'-Bithiophene Derivatives on the Structure of Organic-Inorganic Hybrid Materials Based on Iodo Metallates.</a> Inorganic Chemistry. 42 (17), 5330-5339 (2003).</li>
<li>Zhu, H., Pan, M., Johansson, M. B., Johansson, E. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Photon-to-Current+Conversion+in+Solar+Cells+Based+on+Light-Absorbing+Silver+Bismuth+Iodide%5BTitle%5D)+AND+%22ChemSusChem%22%5BJournal%5D)">High Photon-to-Current Conversion in Solar Cells Based on Light-Absorbing Silver Bismuth Iodide.</a> ChemSusChem. 10 (12), 2592-2596 (2017).</li>
<li>Turkevych, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photovoltaic+Rudorffites%3A+Lead-Free+Silver+Bismuth+Halides+Alternative+to+Hybrid+Lead+Halide+Perovskites%5BTitle%5D)+AND+%22ChemSusChem%22%5BJournal%5D)">Photovoltaic Rudorffites: Lead-Free Silver Bismuth Halides Alternative to Hybrid Lead Halide Perovskites.</a> ChemSusChem. 10 (19), 3754-3759 (2017).</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

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...

무기 박막 태양 전지 솔루션 처리 널리 전기1,2,3,,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 아키텍처6, 태양광 흡수로 사용할 수 있습니다 통합 하 여 형성 될 수 있다 7,8. perovskites에 리드는 기가 있는 비스무트로 대체 될 수 있다2 외부 고독한 쌍; 그러나, 지금까지 기존의 리드 할로겐 방법론 비스무트 기반 하이브리드 perovskites 그들은 서로 다른 산화 상태 및 화학 속성9을 있다는 사실에도 불구 하 고 복잡 한 결정 구조에 대 한 사용 되었습니다. 또한, 이러한 perovskites 가난한 표면 형태학 있고 박막 장치 응용 프로그램;의 맥락에서 상대적으로 두꺼운 필름 생산 따라서, 그들은 높은 밴드 갭 에너지 (> 2 eV)6,,78태양광 성능이 있다. 따라서, 우리 하고자 했다 비스무트 기반 박막 반도체, 친환경, 공기-안정은 생산 하는 새로운 방법을 찾아서 낮은 밴드 갭 에너지 (< 2 eV), 소재 설계 및 방법론 고려.
우리 솔루션 처리 Ag-Bi-난 삼항 박막, 될 수 있는 현재의7 과 Ag2BiI5, 무연 고 공기 안정 반도체10,11AgBi2나을 결정. 이 연구 AgBi27 구성, n-butylamine 동시에 요오드 화는 (AgI) 및 비스무트 요오드 화물 (BiI3) 선구자를 분해 하는 용 매로 사용 된다. 혼합물은 스핀 캐스트 및 N2에서 30 분 동안 150 ° C에서 단련-장갑 상자를 가득 그 후, 영화는 실내 온도에 침묵. 결과 박막은 브라운 블랙 컬러로. 또한, 표면 형태 및 크리스탈 구성 Ag-Bi-나 삼진 시스템의 어 닐 링 온도 AgI/BiI3의 선구자 비율에 의해 제어 됩니다. 결과 AgBi2나7 박막 전시 입방 단계 결정 구조, 크기, 200-800 nm의 큰 알갱이와 740의 파장에서 빛을 흡수 하기 시작 1.87 eV의 광 밴드 갭 조밀 하 고 매끄러운 표면 형태학 nm . 그것은 최근에 알려졌다 크리스탈 작곡 및 장치 아키텍처를 최적화 하 여 Ag-Bi-난 삼항 박막 태양 전지 4.3%의 PCE 달성할 수 있다.

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

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

Solution-Processed "Silver-Bismuth-Iodine" Ternary Thin Films for Lead-Free Photovoltaic Absorbers

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.

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...

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.

Bismuth-based hybrid perovskites are regarded as promising photo-active semiconductors for environment-friendly and air-stable solar cell applications. ...

이 방법은 환경 친화적 인 박막 태양 전지를 위한 솔루션 처리 가능한 실버 비스무트 요오드 대차 반도체를 만들고 응용 프로그램을 채택하는 방법에 대한 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 은 비스무트 요오드의 용액 제조이며, 이는 현미경 장치 아키텍처를 가진 박막 태양 전지의 무연 태양광 흡수장치로 사용됩니다. 이 기술은 실버 비스무트 요오드 대동맥 반도체가 납이 없고 공기가 안정적인 태양광 흡수제이기 때문에 환경 친화적 인 박막 태양 전지 생산에 잠재적 인 응용 을 가지고 있습니다.컴팩트한 티타늄 이산화티타늄 층을 위한 전구체 용액을 준비하기 시작하려면 8 밀리리터의 무수성 에탄올을 20 밀리리터 유리 바이알에 넣고 적극적으로 저어줍니다. 교반 에탄올 드롭 와이즈에 티타늄 이소 프로프산화물의 0.74 밀리리터를 추가합니다. 그리고 농축 염산의 0.06 밀리리터를 빠르게 추가합니다.전구체 용액을 형성하기 위해 실온에서 12 시간에서 24 시간 동안 혼합물을 저어줍니다. 다음으로, 2%수성 옥옥시놀-9, 아세톤 및 이소프로필 알코올로 각각 15분 동안 1인치씩 FTO 기판을 초음파 처리합니다. 깨끗한 기판을 오븐에서 섭씨 70도에서 1시간 동안 건조시키고 공기 중의 실온으로 식힙니다.그런 다음 스핀 코터 척에 기판을 고정합니다. 1 밀리리터 또는 3 밀리리터 주사기를 컴팩트한 이산화티타늄 층 전구체 용액으로 채우고 0.2 나노미터 주사기 필터를 부착합니다. 용액을 작은 바이알로 필터링합니다.완전히 커버하기 위해 기판에 여과 된 전구체 용액의 200 마이크로 리터를 적용합니다. 3000 RPM에서 30초 동안 기판을 스핀 코팅합니다. 1 시간 동안 500섭씨500도에서 오븐에서 필름을 음닐.그런 다음 열을 끄고 기판이 일반적으로 약 6 시간이 걸리는 실온으로 공기 중식하게하십시오. 다음으로, 티타늄 테트라클로리드의 수성 0.12 어금니 용액에 코팅된 기판을 담급한다. 기판을 섭씨 70도 오븐에 30분간 담급니다.철분처리된 물에 기판을 철저히 헹구어 잔류 티타늄 테트라클로리드를 제거합니다. 1 시간 동안 섭씨 500도에서 필름을 음폐한 다음 공기 중의 실온으로 냉각할 수 있습니다. 일단 식으면, 나중에 사용하기 위해 질소 가스 아래에 컴팩트 한 티타늄 이산화티타늄 코팅 기판을 저장합니다.5 밀리리터 유리 바이알에서 중공성 티타늄 이산화질소 나노 입자 층을 위한 전구체 용액을 준비하기 시작하려면 0.5 그램의 50 나노 미터 티타늄 이산화질소 나노 입자 페이스트와 1.75 그램의 이소 프로필 알코올 및 0.5 그램의 테르피놀을 결합하십시오. 유리병에 저어바를 넣고 페이스트가 완전히 녹을 때까지 저어줍니다. 이것은 일반적으로 대략 1 시간이 걸립니다.다음으로, 스핀 코터에 이산화질소 코팅 FTO 기판을 고정하고 기질 표면에 나노 입자 용액의 200 마이크로 리터를 적용합니다. 30초 동안 5000 RPM에서 기판을 회전합니다. 1 시간 동안 섭씨 500도에서 오븐에서 코팅 된 기판을 음결하고 실온으로 냉각 할 수 있습니다.그런 다음 30 분 동안 70섭씨70도에서 티타늄 테트라클로라이드의 수성 0.12 어로 기판을 담급니다. 기판을 탈온된 물로 철저히 헹구십시오. 1 시간 동안 섭씨 500도에서 그것을 음침하고 공기의 실온에 냉각 할 수 있습니다.나중에 사용하기 위해 이산화 질소 가스 아래에 컴팩트하고 중공성 티타늄 층으로 코팅 된 기판을 저장합니다. 실버 요오도비스무테테의 박막 준비를 시작하기 위해, 실버 디비스무스 헤피오디드(silver dibismuth heptaiodide)는 낮은 습도의 질소 충전 글러브박스에 비스무트-쓰리 요오드 0.3그램, 은 요오드 0.06그램, n-butylamine 3 밀리리터를 결합합니다. 고체가 대부분 용해될 때까지 혼합물을 적극적으로 소용돌이게 한 다음 0.2 마이크로미터 폴리테트라플루오로틸렌 필터를 통해 전구체 용액을 주사기 필터로 고정합니다.다음으로, 스핀 코터에 원하는 기판을 고정하고 필터링 된 전구체 용액의 200 마이크로 리터를 적용합니다. 30초 동안 6000 RPM에서 기판을 회전합니다. 기판을 뜨거운 접시에 놓고 섭씨 150도까지 가열합니다.30 분 동안 그 온도에서 필름을 음폐한 다음 뜨거운 접시에서 신속하게 제거하여 담금질합니다. 질소가 채워진 장갑 상자에 10 밀리그램의 P3HT와 1 밀리리터의 클로로벤젠을 결합합니다. 혼합물을 섭씨 50도에서 30분간 저어서 P3HT를 완전히 녹인 다음 혼합물을 0.2 마이크로미터 PTFE 주사기 필터로 필터링합니다.다음으로, 스핀 코터에 이산화 티타늄이 작고 중공성 티타늄에 은 디비스무트 간간염으로 코팅 된 FTO 기판을 수정합니다. P3HT 용액 100마이크로리터를 기판에 적용하고 4000 RPM 또는 30초에서 기판을 코팅합니다. 10 분 동안 섭씨 130도로 예열 된 핫 플레이트에 P3HT 필름을 음침합니다.장갑 상자에서 기판을 실온으로 식힙니다. 마지막으로, 열 증발기를 사용하여 기판에 초당 0.5 앙스트롬으로 100 나노미터의 금을 증착하여 태양전지의 최고 금 접합을 형성한다. 실버 비스무트 요오드 대동맥 박막, 1:2, 1:1, 2:1 은요오드대 비스무드-3 요오드의 어금니 비드비드(silver-bismuth-3 요오드)가 이 방법으로 제작하였다.1:2 영화는 약 42도에서 단 하나의 피크를 보여 주었고, 입방 구조를 기소했다. 1:1 및 2:1 필름에서 피크 분할이 관찰되어 육각형 구조를 나타냅니다. 1:2 필름은 2:1 필름보다 더 긴 파장을 흡수했습니다.또한, 1:2 필름은 큰 입자가 있는 매끄러운 표면을 보였지만, 2:1 필름에서는 과도한 은요오드입자가 관찰되었다. 따라서 1:2 영화는 추가 연구를 위해 선택되었습니다. 엑스레이 회절은 1:2 필름이 입방 단계에서 완전히 결정화하기 위해서는 섭씨 150도의 어내클링 온도가 필요하다고 지적했다.이 영화는 적어도 10일 동안 공중에서 안정적이었다. FTIR 분광검사는 잔류 n-butylamine이 낮은 아닐링 온도에서 비스무트-3 요오드와 은 요오드에 약하게 복잡남아 있으며 은 비스무트 요오드 빌딩 블록의 형성을 억제한다고 제안했습니다. 곡물은 어닐링 온도가 증가함에 따라 더 크고 조밀하게 포장되었습니다.섭씨 150도에서 느린 필름은 태양 전지에서 사용하기에 가장 적합한 흡수 특성을 가지고 있었습니다. 전반적으로, 실버 디비스무스 헤피오디드 필름은 섭씨 150도에서 느려진 태양전지 사용에 적합한 에너지 특성을 보였다. 이 기술은 솔루션 처리 가능한 박막 태양전지 연구원들이 납무및 공기안정박막 태양전지와 같은 응용 분야에서 은비스무트 요오드 대차 반도체에 대한 방법론을 더욱 발전시킬 수 있는 길을 열어줍니다.이 절차를 시도하는 동안, 당신은 실버 비스무트 요오드 전구체 용액으로 기판을 스핀 코팅에 대한 20 % 미만의 제어 습도를 사용할 수 있습니다. 30% 이상의 습도에서 전구체 용액을 코팅하면 반응성이 높고 사진 때문에 노랗게 변하는 것을 볼 수 있으며, 스핀 코터의 습도를 제어할 수 없다면 N 채워진 장갑 상자에서 전구체 용액을 회전시킬 수 있습니다. 그러나, 당신이 완전히 완료 된 후 장갑 상자를 제거해야한다는 것을 명심하십시오.

solution-processed-silver-bismuth-iodine-ternary-thin-films-for-lead

Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

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

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.

완전 해결 가공 된 무기 나노 결정 태양 광 발전 장치의 제작

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

여기서는 고효율 태양 전지 페 로브 스카이 트를 달성하기 위해 가의 양이온 첨가제의 혼입을 통해 용액 처리 CH 3 NH 3 PBI (3)의 특성을 조정하는 프로토콜을 제시한다.

CH의 일가 양이온 도핑<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; 효율적인 페 로브 스카이 트 태양 전지에 대한

여기, 선물이 채널3NH3의 합성에 대 한 프로토콜 I, CH3NH3Br 선구자 및 pinhole, 지속적인 채널3NH PbI3-xBrx 3박막에 대 한 이후 형성 된 고효율 태양 전지 및 다른 광전자 장치에 응용 프로그램.

가변 밴드 갭 Pinhole 무료 Methylammonium 리드 할로겐 페로 영화에 대 한 낮은 압력 증기를 이용한 솔루션 과정

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

이 작품은 리간드 보조 강침 방법에 의해 콜로이드 양자 밀폐 납 할로브 스키드 perovskite 나노 혈소판의 허실 실온 합성을 보여줍니다. 합성된 나노 혈소판은 조성과 두께를 변화시킴으로써 가시 범위에 걸쳐 스펙트럼적으로 좁은 광학 적 특징과 연속 스펙트럼 타동성을 보여줍니다.

리간드 보조 강침을 통해 콜로이드 리드 할라이드 페로브스카이트 나노 혈소판의 막실 합성

이 작품은 향상된 효율성을 위해 얇은 흡수 기 카드뮴 셀레늄 텔루라이드 / 카드뮴 텔루 라이드 광전지 장치의 전체 제조 공정을 설명합니다. 이 공정은 소규모 지역 연구 장치 및 대규모 모듈의 제작에서 부터 확장 가능한 근접 공간 승화 증착을 위해 자동화된 인라인 진공 시스템을 활용합니다.

단락 전류 밀도 및 광발광을 강화하기 위한 근접 공간 승화-증착 초박형 CdSeTe/CdTe 태양전지

우리는 페로브스키테와 메조스코픽-TiO2 필름의 합성에 사용되는 플래시 적외선 어닐링 방법을 설명합니다. Annealing 매개 변수는 불소 도핑 주석 산화물 (FTO) 유리 및 인듐 틴 옥사이드 코팅 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (ITO PET)에 대한 처리에 다양하고 최적화되어 있으며, 이어서 장치에 전력 변환 효율성및 gt;20 %를 제공합니다.

페로브스키테 태양전지 처리를 위한 플래시 적외선 아닐링

학습하세요 용액 공정으로 제작된 은-비스무트-요오드 삼원계 반도체 박막을 이용한 무연 태양전지 기술. 이 방법은 공기 안정성과 환경 친화적인 광전자 소자 개발에 활용됩니다.

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

더 많은 동영상 탐색