Fabricage van Fully Solution Verwerkte Anorganische Nanocrystal Fotovoltaïsche apparaten

Het algemene doel van deze procedure is om spin- en spray-gecoate films van anorganische nanokristallen onder omgevingsomstandigheden af te zetten om volledig oplossingsgebaseerde zonnecellen te bouwen na liganduitwisseling en annealeren. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van nanowetenschap en toegepaste materiaalinterfaces, zoals of we functionele elektronica kunnen bouwen uit anorganische materialen door ze op nanoschaal voor te bereiden, zodat we hele apparaten van onder naar boven kunnen oplossen. Het grote voordeel van deze techniek is dat we kunnen beginnen na te denken over het spuiten van elektronica op nieuwe en onconventionele oppervlakken.

Dit omvat het spuiten van grote en onregelmatige gebieden in korte tijd dankzij de extra vrijheden van afzetting. Hoewel deze methode specifiek inzicht kan geven in het bouwen van fotovoltaïsche apparaten, kan deze ook worden toegepast op andere systemen zoals spuitbewerking van LED's, transistors en condensatoren. Volg bij het synthetiseren van de cadmiumselenide en cadmiumtelluride inkten het tekstprotocol tot aan de pyridinesynthesestap.

Decanteer de supernatant en voeg 5 milliliter gedistilleerd pyridine en 5 milliliter 1-propynol terug. Spoel vervolgens de kolf met een inert gas en soniceer het mengsel gedurende 30 minuten op 40 kilohertz. Het is ook belangrijk om de inkt door een een-micron PTFE-seringfilter te filteren en de concentratie van de inkt te meten door 200 microliter te drogen.

Verdun ten slotte de inkt naar behoefte met pyradine en 1-propynol en bewaar de inkt onder inert gas. Roer in een Erlenmeyer-kolf van 500 milliliter goudchloridetrihydraat en water door elkaar. Voeg vervolgens geprepareerde tetraoctylammoniumbromide toe aan de gele mengsel.

Voeg vervolgens het hexanethylligand toe. Meng afzonderlijk natriumborohydride in water. Voeg deze borrelende reducerende oplossing onmiddellijk druppelsgewijs toe aan de reactieflak.

Na drie uur roeren, scheid de organische fase met een scheidingsnelheid. Gebruik vervolgens een rotovap om het volume tot 20 milliliter te verminderen. Was de verzamelde inkt met 50 milliliter hexaan en 200 milliliter methanol.

Precipiteer de vaste stoffen en decanteer de kleurloze supernatant. Droog vervolgens de vaste stoffen in de lucht en spreid ze opnieuw in chloroform bij 70 milligram per milliliter. Het voorbereiden van de juiste verhoudingen van indiumtin-vaste stoffen voor de ITO-inkt is cruciaal om deze elektrode zeer geleidend te maken.

De oxidefilm die na annealeren wordt gevormd, is erg gevoelig voor kleine veranderingen in relatieve concentraties van de precursoren. Combineer om te beginnen in een polypropyleenbuis van 50 milliliter vaste zouten van indiumnitraathydraat en tinchloridedihydraat met 10 milliliter 2-methoxyethanol. Voeg aan deze mengsel ammoniumhydroxide toe om de pH te bufferen.

Meng vervolgens ammoniumnitraat in vaste vorm om als oxidator te dienen. Soniceer de buis gedurende 20 tot 60 minuten op 40 kilohertz in warm water of totdat de inkt verandert van wazig en wit naar kleurloos en transparant. Snijd een vierkant glazen plaatje en reinig het met sonicatie en vervolgens ethylalcohol en aceton.

Leg vervolgens het glas een minuut in geconcentreerd natriumhydroxide. Spoel het glas kort met water en spuit vervolgens ITO-inkt op het glas. Breng vervolgens de plaat onmiddellijk over naar een hotplate ingesteld op 400 graden Celsius.

Verwijder het na vijf minuten en laat het afkoelen op een keramische plaat. Blijf ITO-inkt op de plaat aanbrengen totdat de bladweerstand onder de 1.000 ohm ligt, zoals gemeten met een multimeter of een vierpuntssonde. Dompel de film vervolgens kort in verdunde aqua regia en spoel het af met gedistilleerd water.

Eenmaal droog, zou de weerstand onder de 500 ohm moeten liggen. Schik vervolgens, met een bedrukte raster als referentie, stroken cellofaantap om de lagen voor etsen met zuur te maskeren. Waar de tape wordt geplaatst, blijft het ITO op het glas.

Zonder het juiste patroon zullen de apparaten niet het gewenste gebied hebben en zullen de efficiëntie- of stroommetingen onjuist zijn. Bovendien zorgt het patroon ervoor dat naburige apparaten niet in contact met elkaar zijn en dit voorkomt kortsluiting van het apparaat. Week vervolgens het film in verdunde aqua regia bij 60 graden Celsius om het blootgestelde ITO op te lossen.

Na een snelle spoeling en droogte met water, verwijder de tape. Soniceer vervolgens de film met aceton en ethylalcohol om eventueel taperesidu te verwijderen. Voeg nu een contactpunt toe voor het nemen van metingen.

Plaats een kleine druppel zilverepox op de rand van elke ITO-strip aan één kant van het substraatvierkant. Verwarm vervolgens het substraat gedurende twee minuten op 150 graden Celsius en laat het afkoelen. Begin met het plaatsen van de bepatroonde ITO-glassubstraat op een spincoater en bedek het met cadmiumselenide kristal-inkt.

Laat het twee minuten drogen op 150 graden Celsius en dompel het vervolgens gedurende 15 seconden in een oplossing van ammoniumchloride met methylalcohol verwarmd tot 60 graden Celsius. Dompel vervolgens de film in isopropanol. Droog vervolgens de film onder inert gas en verwarm deze gedurende 25 seconden op 380 graden Celsius.

Eenmaal afgekoeld, spoel het overtollige zout af met gedistilleerd water en droog het substraat onder inert gas. Herhaal dit proces tot de gewenste dikte is bereikt. In tegenstelling tot spincoating, heeft spuitcoating nuances van onregelmatigheden afhankelijk van de persoon die spuit.

Echter, na maanden van proeven en fouten hebben we een methode gevonden die goed werkt. Monteer het ITO-glassubstraat verticaal met tape of clips op een platte, vaste ondergrond. Laad 0,25 tot één milliliter verdunde cadmiuminkt in een door zwaartekracht aangedreven airbrush.

Stel een hogere druk in voor dunne, gladde films. Begin nu 60 millimeter van het oppervlak van het substraat verwijderd, met het spuiten van nanokristal-inkt van het substraat a