Oplossing-verwerkte "Zilver-bismut-Iodine" ternaire dunne lagen voor fotovoltaïsche loodvrij absorptieflessen

Deze methode kan u helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over hoe oplossing-verwerkbare zilver-bismut-jodium ternaire halfgeleiders voor milieuvriendelijke dunne film zonnecellen te maken en toepassingen vast te stellen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de oplossing fabricage van zilver-bismut-jodium die vervolgens wordt gebruikt als een lood-vrije fotovoltaïsche absorber in dunne film zonnecellen met een microscopisch apparaat architecturen. Deze techniek heeft potentiële toepassingen in de productie van milieuvriendelijke dunne film zonnecellen, omdat de zilver-bismut-jodium ternaire halfgeleiders zijn lood-vrije, lucht-stabiele fotovoltaïsche absorbers.

Om te beginnen met de voorbereiding van de voorloper oplossing voor compacte titaniumdioxide lagen, plaats 8 milliliter watervrije ethanol in een 20 milliliter glazen flacon en beginnen roeren krachtig. Voeg 0,74 milliliter titanium isopropoxide toe aan de roerende ethanol dropwise. En voeg dan snel 0,06 milliliter geconcentreerd zoutzuur toe.

Roer het mengsel tussen 12 en 24 uur bij kamertemperatuur om de voorloperoplossing te vormen. Vervolgens sonicate een kale een centimeter door een inch FTO substraat voor 15 minuten elk in 2%waterige octoxynol-9, aceton, en isopropyl alcohol. Droog het schone substraat in een oven op 70 graden Celsius gedurende een uur en laat het afkoelen tot kamertemperatuur in de lucht.

Bevestig vervolgens het substraat op een spin coater chuck. Vul een 1 milliliter of 3 milliliter spuit met compacte titaniumdioxide laag precursor oplossing en bevestig een 0,2 nanometer spuitfilter. Filter de oplossing in een klein flesje.

Breng 200 microliter van de gefilterde precursoroplossing aan op het substraat om het volledig af te dekken. Draai het substraat 3000 RPM gedurende 30 seconden. Anneal de film in een oven op 500 graden Celsius voor een uur.

Zet vervolgens het vuur uit en laat het substraat afkoelen in de lucht tot kamertemperatuur, wat meestal ongeveer zes uur duurt. Dompel vervolgens het gecoate substraat onder in een waterige 0,12-molaire oplossing van titaniumtetrachloride. Week het substraat in een oven van 70 graden Celsius gedurende 30 minuten.

Spoel het substraat daarna grondig af in gedeïsized water om rest titaniumtetrachloride te verwijderen. Anneal de film op 500 graden Celsius voor een uur en laat het afkoelen tot kamertemperatuur in de lucht. Eenmaal koel, bewaar de compacte titaniumdioxide gecoate substraat onder stikstofgas voor later gebruik.

Om te beginnen met de voorbereiding van de voorloper oplossing voor een mesoporeuze titaniumdioxide nanodeeltjeslaag in een 5 milliliter glazen flacon, combineren 0,5 gram van 50 nanometer titaniumdioxide nanodeeltjespasta met 1,75 gram isopropyl alcohol en 0,5 gram terpineol. Voeg een roerstaaf toe aan de flacon en roer tot de pasta volledig is opgelost. Dit duurt meestal ongeveer een uur.

Bevestig vervolgens een compact FTO-substraat met titaniumdioxide op een spincoater en breng 200 microliter van de nanodeeltjesoplossing aan op het substraatoppervlak. Draai het substraat 30 seconden op 5000 RPM. Anneal het gecoate substraat in een oven op 500 graden Celsius gedurende een uur en laat het afkoelen tot kamertemperatuur.

Geniet vervolgens gedurende 30 minuten van het substraat in een waterige 0,12-molaire oplossing van titaniumtetrachloride bij 70 graden Celsius. Spoel het substraat grondig af met gedeïsized water. Anneal het op 500 graden Celsius voor een uur en laat het afkoelen tot kamertemperatuur in de lucht.

Bewaar het substraat bedekt met compacte en mesampogene titaniumdioxidelagen onder stikstofgas voor later gebruik. Om te beginnen met de voorbereiding van dunne films van de zilveren iodobismuthate, zilver dibismut heptaiodide, in een met stikstof gevulde handschoenenkastje bij lage luchtvochtigheid combineren 0,3 gram bismut-drie jodide, 0,06 gram zilver jodide, en 3 milliliter n-butylamine. Krachtig vortex het mengsel totdat de vaste stoffen hebben meestal opgelost, en vervolgens spuit filteren de voorloper oplossing door middel van een 0,2 micrometer polytetrafluorethyleen filter.

Bevestig vervolgens het gewenste substraat op een spincoater en breng 200 microliter van de gefilterde precursoroplossing aan. Draai het substraat 30 seconden op 6000 RPM. Leg het substraat op een hete plaat en verwarm het tot 150 graden Celsius.

Anneal de film op die temperatuur voor 30 minuten en verwijder het dan snel uit de hete plaat om het te doven. Combineer in een met stikstof gevuld handschoenenkastje 10 milligram P3HT en 1 milliliter chlorobenzeen. Roer het mengsel op 50 graden Celsius gedurende 30 minuten om de P3HT volledig op te lossen en vervolgens filter het mengsel met een 0,2 micrometer PTFE spuitfilter.

Bevestig vervolgens een FTO substraat bekleed met zilveren dibismuth hepatiodide op compacte en mesoporeuze titaniumdioxide op een spin coater. Breng 100 microliter van de P3HT-oplossing aan op het substraat en draai het substraat op 4000 rpm of 30 seconden. Anneal de P3HT film op een hete plaat voorverwarmd tot 130 graden Celsius gedurende 10 minuten.

Laat het substraat afkoelen tot kamertemperatuur in het handschoenenkastje. Ten slotte, gebruik maken van een thermische verdamper te deponeren 100 nanometer goud op 0,5 angstroms per seconde op het substraat om de top gouden contacten van de zonnecel te vormen. zilver-bismut-jodium ternaire dunne films, 1:2, 1:1, en 2:1 molaire verhoudingen van zilverjodide tot bismut-3 jodide werden vervaardigd met deze methode.

De 1:2 film toonde een enkele piek op ongeveer 42 graden, heticiating van een kubieke structuur. Piek splitsing werd waargenomen voor de 1:1 en 2:1 films, met vermelding van een zeshoekige structuur. De 1:2 film geabsorbeerd langere golflengten dan de 2:1 film deed.

Verder had de 1:2 film een glad oppervlak met grote korrels, terwijl deeltjes van overtollig zilverjodide werden waargenomen op de 2:1 film. De 1:2 film werd dus gekozen voor verder onderzoek. Röntgendiffractie gaf aan dat een gloeiende temperatuur van 150 graden Celsius nodig was om de 1:2-film volledig in de kubieke fase te laten kristalliseren.

De film was stabiel in de lucht voor ten minste 10 dagen. FTIR spectroscopies suggereerde dat de resterende n-butylamine bleef zwak complex tot bismut-3 jodide en zilverjodide bij lagere annealing temperaturen, het onderdrukken van de vorming van zilver-bismut-jodium bouwstenen. De korrels werden groter en dichter verpakt als de gloeiende temperatuur steeg.

Films geannealed op 150 graden Celsius had ook de meest geschikte absorptie-eigenschappen voor gebruik in zonnecellen. Over het algemeen, de zilveren dibismuth heptaiodide film geannealed op 150 graden Celsius toonde geschikte energetische eigenschappen voor zonnecelgebruik. Deze techniek maakt de weg vrij voor onderzoekers van oplossingsverwerkbare dunne film zonnecellen om methodologieën voor zilver-bismut-jodium ternaire halfgeleiders verder te ontwikkelen in toepassingen zoals loodvrije en lucht-stabiele dunne film zonnecellen.

Tijdens een poging tot deze procedure, wilt u misschien een gecontroleerde vochtigheid van minder dan 20% gebruiken voor spin coating het substraat met de zilver-bismut-jodium precursor oplossing. Als u de voorloperoplossing op of boven de 30% luchtvochtigheid draait, ziet u geelachtig vanwege de zeer reactieve en foto Als u de vochtigheid in de spincoater niet controleren, u de precursoroplossing in een met N gevuld handschoenenkastje draaien. Houd er echter rekening mee dat u het handschoenenkastje volledig moet zuiveren nadat het klaar is.