$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Ze względu na swoje unikalne właściwości, nieorganiczne tusze nanokrystaliczne znalazły zastosowanie w szerokiej gamie urządzeń elektronicznych, w tym w fotowoltaice, diodach elektroluminescencyjnych 1-6,7,8, kondensatorach9 i tranzystorach. 10 Wynika to z połączenia doskonałych właściwości elektronicznych i optycznych materiałów nieorganicznych oraz kompatybilności ich roztworów w nanoskali. Masowe materiały nieorganiczne zazwyczaj nie są rozpuszczalne i dlatego ograniczają się do osadzania próżniowego w wysokiej temperaturze i niskim ciśnieniu. Jednak po przygotowaniu w nanoskali z powłoką liganda organicznego materiały te mogą być dyspergowane w rozpuszczalnikach organicznych i osadzane z roztworu (powlekanie kroplowe, zanurzeniowe, wirowe, natryskowe). Ta swoboda pokrywania dużych i nieregularnych powierzchni urządzeniami elektronicznymi zmniejsza koszt tych technologii, jednocześnie rozszerzając możliwe zastosowania niszowe. 6,11,12
Przetwarzanie roztworem tellurku kadmu(II) (CdTe), selenku kadmu(II) (CdSe), siarczku kadmu(II) (CdS) i tlenku (ZnO) nieorganicznych półprzewodnikowych warstw aktywnych doprowadziło do tego, że urządzenia fotowoltaiczne osiągnęły wydajność (ƞ) dla metal-CdTe Schottky'ego złącze CdTe/Al (ƞ = 5,15%)13,14 i heterozłącza CdS/CdTe (ƞ = 5,73%),15 CdSe/CdTe (ƞ = 3,02%),16,17 ZnO/CdTe (ƞ = 7,1%, 12%). 18,19 W przeciwieństwie do osadzania próżniowego masowych urządzeń CdTe, te warstwy nanokrystaliczne muszą zostać poddane wymianie ligandów po osadzeniu w celu usunięcia natywnych i izolujących długołańcuchowych ligandów organicznych, które uniemożliwiają efektywny transport elektronów przez folię. Dodatkowo spiekanie Cd- (S, Se, Te) musi nastąpić podczas ogrzewania w obecności odpowiedniego katalizatora solnego. Niedawno stwierdzono, że nietoksyczny chlorek amonu (NH4Cl) może być stosowany w tym celu jako zamiennik powszechnie stosowanego chlorku kadmu(II) (CdCl2). 20 Zanurzając osadzony film nanokrystaliczny w roztworach NH4Cl: metanolu, reakcja wymiany ligandów zachodzi jednocześnie z ekspozycją na aktywowany termicznie katalizator spiekania NH4Cl. Tak przygotowane folie są podgrzewane warstwa po warstwie w celu uzyskania pożądanej grubości warstw fotoaktywnych. 21
Ostatnie osiągnięcia w dziedzinie przezroczystych warstw przewodzących (nanodruty metalowe, grafen, nanorurki węglowe, tlenek indu i cyny przetwarzany podczas spalania) oraz przewodzących atramenty nanokrystaliczne z metalu doprowadziły do produkcji elastycznej lub zakrzywionej elektroniki zbudowanej na dowolnie nieprzewodzących powierzchniach. 22,23 W tej prezentacji demonstrujemy przygotowanie każdego roztworu tuszu prekursorowego, w tym warstw aktywnych (nanokryształy CdTe i CdSe), przezroczystej przewodzącej elektrody tlenkowej (tj. tlenku cyny domieszkowanego indem, ITO) i tylnego kontaktu metalowego w celu skonstruowania kompletnego nieorganicznego ogniwa słonecznego w całości z procesu roztworu. 24 W tym miejscu zwracamy uwagę na proces natryskiwania i architekturę wzoru warstw urządzenia na szkle nieprzewodzącym. Ten szczegółowy protokół wideo ma na celu pomóc naukowcom, którzy projektują i budują ogniwa słoneczne przetwarzane w roztworach; Jednak te same techniki opisane tutaj mają zastosowanie do szerokiej gamy urządzeń elektronicznych.