Name: Produkcja w pełni przetworzonych w roztworze nieorganicznych nanokrystalicznych urządzeń fotowoltaicznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-08T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 6 s
Description: Poznaj metodę osadzania nanokryształów nieorganicznych metodą spin i spray coating w celu produkcji w pełni przetworzonych w roztworze urządzeń fotowoltaicznych. Technika ta umożliwia nakładanie elektroniki na duże i nieregularne powierzchnie.

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

playerTrialDesktop

Biuro Badań Marynarki Wojennej (ONR) jest wdzięczne za wsparcie finansowe. Część tych prac została przeprowadzona w czasie, gdy profesor Townsend odbył stypendium podoktorskie National Research Council (NRC) w Laboratorium Badawczym Marynarki Wojennej i jest wdzięczny za wewnętrzne wsparcie ze strony St. Mary's College of Maryland.

Uwaga: Proszę zapoznać się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki substancji niebezpiecznych (MSDS) przed użyciem. Wiele roztworów i produktów prekursorów jest niebezpiecznych lub rakotwórczych. Szczególną uwagę należy zwrócić na nanomateriały ze względu na wyjątkowe obawy dotyczące bezpieczeństwa, które pojawiają się w porównaniu z ich masowymi odpowiednikami. Przez cały czas trwania zabiegu należy nosić odpowiedni sprzęt ochronny (okulary ochronne, osłonę twarzy, rękawice, fartuch laboratoryjny, długie spodnie i buty z zakrytymi palcami).
1. Synteza nanokrystalicznych atramentów prekursorowych
<ol>
	<li>Atramenty CdSe i CdTe18,25
	<ol>
		<li>W komorze rękawicowej w atmosferze obojętnej połączyć 0,24 g (0,0019 mol) telluru (Te) dla CdTe (lub 0,1527 g (0,0019 mol) selenu (Se) dla CdSe) w proszku z 4,39 g (0,012 mol) trioktylofosfiny (TOP) w 5 ml kolby okrągłodennej (RBF).</li>
		<li>Uszczelnić kolbę gumową przegrodą i wyjąć z komory rękawicowej w celu sonikacji (40 kHz) w podgrzanej (60 °C) łaźni wodnej aż do rozpuszczenia całej stałej Te lub Se (około 20 min). Odstawić 5 ml 1-oktadecenu (1-ODE).</li>
		<li>Oddzielnie, w czystym i suchym 3-szyjkowym 250 ml RBF z mieszadłem magnetycznym, wymieszaj 0,48 g (0,0037 mola) tlenku kadmu(II) (CdO) w proszku z 4,29 g (0,015 mol) kwasu oleinowego (OA) i 76 ml 1-oktadecenu. Przed użyciem sprawdź szkło pod kątem wad i zmontuj wszystkie połączenia szkło-szkło za pomocą smaru próżniowego o wysokiej temperaturze.</li>
		<li>Podłączyć pompę próżniową i źródło gazu obojętnego (argon, Ar lub azot,N2) o niskim przepływie do kolby przez szkło linii Schlenk, pozostawiając co najmniej jedną szyjkę RBF wolną do wstrzyknięcia prekursora TOP-chalkogenku. Włóż sondę temperatury bezpośrednio do roztworu z jednej z szyjek i uszczelnij.</li>
		<li>Ustawić mieszanie na najwyższych obrotach i ustawić temperaturę na 110 °C w próżni przez 30 min. 
		Uwaga: Przekroczenie temperatury 250 °C może spowodować degradację składnika kwasu oleinowego, na co wskazuje zmiana barwy z bezbarwnej na żółtą.</li>
		<li>Przełącz się z próżni na gaz obojętny, aby wytworzyć lekkie nadciśnienie w kolbie. Dostosuj przepływ gazu do niskiego ciśnienia (~1 psi). W bełkotce olejowej powinny tworzyć się pęcherzyki z częstotliwością 1-5 Hz.
		<ol>
			<li>Oddzielnie przygotuj szklane przedłużenie szyjki zwieńczone gumową przegrodą. Przymocuj igłę strzykawki do rurki na linii Schlenk.</li>
			<li>Wbić igłę strzykawki w przegrodę, aby umożliwić uwolnienie ciśnienia. Pamiętaj, aby lekko nasmarować złącze smarem próżniowym.</li>
			<li>W tym czasie szybko wyjąć górny szklany korek z kolby reakcyjnej i zastąpić go szklanym przedłużeniem. Nadmiar gazu obojętnego będzie przepływał przez kolbę, co będzie sygnalizowane pęcherzykami wydobywającymi się z bełkotki olejowej.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Zamknąć pierwotne źródło gazu obojętnego i otworzyć drugi otwór wentylacyjny, aby umożliwić powolny, kontrolowany strumień gazu obojętnego do górnej części kolby podczas pozostałej części syntezy.</li>
		<li>Zwiększyć temperaturę roztworu do 260 °C dla CdTe (250 °C dla CdSe) i poczekać, aż roztwór zmieni kolor z lekko brązowego na całkowicie bezbarwny i przezroczysty.</li>
		<li>Po osiągnięciu pożądanej temperatury reakcji należy przygotować strzykawkę do wstrzykiwań, ekstrahując prekursor TOP-chalkogenidu i dodatkowe 5 ml 1-ODE.</li>
		<li>W jednym kroku usunąć płaszcz grzewczy, kontynuując mieszanie i szybko wstrzyknąć mieszaninę TOP-chalkogenide/1-OD.</li>
		<li>Poczekaj, aż roztwór ostygnie do temperatury RT (~30 min) i monitoruj zmiany koloru, gdy nasiona cząstek zamkniętych kwantowo formują się i rosną w większe nanokryształy. CdSe ma głęboki czerwony kolor, a CdTe jest ciemnobrązowy.</li>
		<li>Bezpośrednio do kolby dodać 25 ml heptanu i 100 ml etanolu w celu wytrącenia produktu. Przenieść 40 ml podwielokrotności do probówki wirówkowej o pojemności 50 ml i dodać 5 ml toluenu i 5 ml etanolu w celu całkowitego wytrącenia.</li>
		<li>Odwirować produkt przy stężeniu 1,722 x g przez 2 minuty lub do momentu, gdy supernatant stanie się przezroczysty. Zdekantować supernatant i połączyć produkt stały z 5 ml RBF, dodając 0,5 ml toluenu i 5 ml destylowanej pirydyny w celu rozproszenia nanokryształów. UWAGA: Wszystkie eksperymenty z pirydyną należy przeprowadzać pod wyciągiem.</li>
		<li>Przepłucz RBF gazem obojętnym, a następnie uszczelnij gumową przegrodą. Założyć płaszcz grzewczy i doprowadzić do temperatury 85 °C. Zmniejszyć ciśnienie za pomocą igły wprowadzonej na krótko w gumową przegrodę. Kontynuuj podgrzewanie i delikatne mieszanie przez 18 godzin.</li>
		<li>Po wymianie pirydyny połączyć produkt CdTe lub CdSe z 40 ml heksanów i odwirować przy 1,722 x g przez 2 minuty lub do momentu, gdy supernatant stanie się bezbarwny. Zdekantować supernatant i dodać 5 ml destylowanej pirydyny i 5 ml 1-propanolu. Przepłukać kolbę gazem obojętnym i poddać tę mieszaninę działaniu sonikacji (40 kHz) przez 30 minut. Zebrać sklarowany osad i wyrzucić wszelkie produkty w postaci stałej.</li>
		<li>Przefiltruj atrament przez filtr strzykawkowy z politetrafluoroetylenu (PTFE) o średnicy 1 μm, aby usunąć duże lub skupione cząstki. Zmierz stężenie tuszu, susząc i ważąc 1 ml. Typowe stężenia to 40 mg ml-1 dla CdTe i 16 mg ml-1 dla CdSe.</li>
		<li>W razie potrzeby rozcieńczyć tusz pirydyną / 1-propanolem. Atrament należy przechowywać w atmosferze gazu obojętnego, gdy nie jest używany.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Au Ink26
	<ol>
		<li>W kolbie Erlenmeyera o pojemności 500 ml, mieszając, połączyć 1,518 g (0,00385 mola) trójwodnego chlorku złota(III), HAuCl4.3H2Oi 126 mlH2O, aby otrzymać żółty roztwór.</li>
		<li>Dodać wstępnie zmieszany roztwór 9,52 g (0,0174 mola) bromku tetraoktyloamoniowego w 334 ml toluenu.</li>
		<li>Następnie dodać ligand, 0,452 g (0,00382 mola) heksanotiolu w 2 ml toluenu.</li>
		<li>Na koniec oddzielnie połączyć 1,58 g (0,0418 mola) borowodorku sodu (NaBH4) ze 105 mlH2Oi natychmiast dodać kroplami ten bulgoczący roztwór redukujący do kolby reakcyjnej.</li>
		<li>Po mieszaniu w temperaturze suchej temperatury na powietrzu przez 3 godziny, oddzielić fazę organiczną za pomocą rozdzielacza rozdzielającego.</li>
		<li>Użyj wyparki obrotowej, aby zmniejszyć objętość do 20 ml i zmyj ten atrament 50 ml heksanów i 200 ml metanolu. Wytrącać ciało stałe przez odwirowanie w stężeniu 1,722 x g przez 2 minuty i zdekantować bezbarwny supernatant.</li>
		<li>Wysuszyć ciało stałe w powietrzu i ponownie rozproszyć w chloroformie o stężeniu 70 mg ml-1.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Atramenty ITO23
	<ol>
		<li>Połączyć stałe sole hydratu azotanu indu(III) (In(NO3)3.2,85 H2O, 2,93 g, 0,00974 mol) i dwuwodny chlorek cyny(II), (SnCl2.2H2O, 0,357 g, 0,00158 mol) z 10 ml 2-metoksyetanolu do probówki wirówkowej z polipropylenu o pojemności 50 ml.</li>
		<li>Do tego dodać 167 μl 14,5 M wodorotlenku amonu (NH4OH, 0,0024 mola) jako stabilizator pH i 0,83 g (0,0104 mol) azotanu amonu (NH4NO3) jako utleniacza.</li>
		<li>Sonikować przy 40 kHz przez 20 minut z ogrzewaniem (60 °C) lub do momentu, gdy tusz zmieni kolor z mętnego białego na bezbarwny i przezroczysty.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Wzorce ITO
<ol>
	<li>Wytnij i wyczyść szkiełko (25 mm x 25 mm x 1,1 mm) przez sonikację w etanolu i acetonie.</li>
	<li>Szklane podłoże namoczyć w skoncentrowanym (> 5 M) wodnym roztworze wodorotlenku sodu (NaOH) przez 1 minutę i krótko spłukać wodą.</li>
	<li>Umieść szklane podłoże na powlekarce wirowej i napełnij szkiełko tuszem ITO. Wirować z prędkością 3 228 x g przez 20 sekund.</li>
	<li>Natychmiast umieść podłoże na płycie grzejnej ustawionej na 400 °C i podgrzewaj przez 10 minut. Powoli schłodzić w temperaturze RT na płycie ceramicznej.</li>
	<li>Powtarzaj ten proces (2,3 - 2,4), aż rezystancja arkusza spadnie poniżej 1,000 omów na kwadrat (około 10 warstw). Przybliż rezystancję arkusza za pomocą multimetru lub zmierz za pomocą sondy czteropunktowej, umieszczając folię ITO/szklaną na stabilnej powierzchni i dociskając sondy multimetru w odległości około 0.5 cm od siebie, aby zarejestrować rezystancję. Jeśli dostępna jest sonda czteropunktowa, wciśnij końcówki sondy na folię, aby zarejestrować rezystancję arkusza zgodnie z ustalonymi metodami. 27 Rozdział 27</li>
	<li>Na koniec zanurz na krótko (~ 2 sekundy) folię w rozcieńczonej wodzie królewskiej i spłucz wodą destylowaną, a następnie wysusz, aby zmniejszyć rezystancję poniżej 500 omów na kwadrat.</li>
	<li>Skonstruuj wzór urządzenia, przecinając paski taśmy (np. taśmy poliamidowej do obróbki cieplnej lub taśmy celofanowej do trawienia kwasem) i przyklejając je wzdłuż wcześniej zaprojektowanej siatki. Na przykład prostopadłe paski o szerokości 0,10 cm dadzą 0,10 cm2 obszary urządzenia.
	<ol>
		<li>Zaprojektuj siatki za pomocą oprogramowania do edycji dokumentów, wydrukuj je na papierze i umieść pod podłożem, aby działało jako prowadnica do montażu taśmy na przezroczystym szkiełku podstawowym. 
		Uwaga: W zależności od zastosowania i właściwości farb, siatki te mogą być wykorzystywane do produkcji urządzeń z nakładającymi się na siebie elektrodami górnymi i dolnymi w kształcie kwadratu, prostokąta lub dowolnego kształtu o mierzalnej powierzchni. Na przykład, poprzez naprzemienne umieszczanie dwóch równoległych pasków ITO, z których każdy ma szerokość 0,10 cm, a następnie osadzanie warstw aktywnych (CdSe i CdTe), warstwa złota może być osadzana przy użyciu tego samego wzoru, tylko obróconego o 90 stopni, tworząc dwa urządzenia o długości 0,10cm2.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Nasączyć szkło/folię ITO z przyklejonymi paskami taśmy w rozcieńczonej wodzie królewskiej w temperaturze 60 °C, aż odsłonięta folia ITO rozpuści się, pozostawiając nieosłonięte szklane podłoże.</li>
	<li>Usuń taśmę i umyj folię acetonem i etanolem, aby usunąć wszelkie pozostałości z kleju do taśmy.</li>
	<li>Umieść małe krople srebrnej żywicy epoksydowej na paskach ITO na jednym końcu szklanego podłoża. Podgrzej go na płycie grzejnej w temperaturze 150 °C przez 2 minuty, a następnie schładzaj do temperatury pokojowej. Będą one służyć jako punkty kontaktowe do pomiaru urządzenia, ponieważ trudno jest usunąć warstwy aktywne CdTe/CdSe po wyżarzaniu.</li>
</ol>
3. Przetwarzanie roztworów filmów CdSe, CdTe i Au
<ol>
	<li>Powłoka wirowa28
	<ol>
		<li>Umieść wzorzyste podłoże ze szkła ITO na powlekarce wirowej i wypełnij górną powierzchnię nanokryształami CdSe powlekanymi kroplowo.</li>
		<li>Wirować w temperaturze 610 x g przez 30 sekund, a następnie suszyć na płycie grzejnej w temperaturze 150 °C przez 2 minuty. Schłodzić do 25 °C.</li>
		<li>Zanurzyć folię w roztworze NH4Cl:metanolu (nasyconym w temperaturze 25 °C) ustawionym na 60 °C. Przytrzymaj przez 15 sekund, a następnie zanurz folię w oddzielnym pojemniku z izopropanolem.</li>
		<li>Wysuszyć w gazie obojętnym, a następnie podgrzewać na płycie grzejnej w temperaturze 380 °C przez 25 sekund. Schłodzić do temperatury pokojowej i spłukać nadmiar soli wodą destylowaną przed suszeniem w gazie obojętnym.</li>
		<li>Powtarzaj ten proces (3.1.1 - 3.1.4) aż do osiągnięcia żądanej grubości. Zazwyczaj 3 warstwy CdSe wytwarzają film o długości 60 nm, a 6 warstw CdTe wytwarza film CdTe o długości 400 nm.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Powłoka natryskowa12,29
	<ol>
		<li>Zamontuj podłoże ze szkła ITO pionowo za pomocą taśmy lub klipsów na płaskim, solidnym podłożu.</li>
		<li>Rozcieńczyć tusz CdTe i CdSe do 4 mg ml-1 chloroformem i załadować do aerografu podawanego grawitacyjnie (wyposażonego w igłę 0,5 mm) 0,25 ml tuszu.</li>
		<li>Wyreguluj ciśnienie gazu nośnego w zakresie od 10 do 40 psi. Użyj wyższych ciśnień, aby uzyskać cieńsze, gładsze folie.</li>
		<li>Wciśnij dyszę i rozpyl atrament nanokrystaliczny obok podłoża, a następnie równomiernie rozpyl na podłożu, wykonując szybkie prostopadłe ruchy na boki, w miejscu, w którym dysza szczotki powietrznej jest utrzymywana w odległości około 60 mm od podłoża. Wyczyść aerograf, rozpylając ~1 ml czystego chloroformu z dala od urządzenia.</li>
		<li>Usunąć podłoże z mocowania i traktować osadzoną warstwę nanokrystaliczną CdTe lub CdSe zgodnie z tą samą procedurą, jak w przypadku powlekania wirowego (3.1.5), aż do uzyskania żądanej grubości.</li>
		<li>Podobnie, spryskaj tylną metalową folię nanokrystaliczną na warstwy aktywne, aby ukończyć urządzenie. Stosując tę samą procedurę, którą zastosowano w przypadku elektrod ITO, należy wykonać wzór pasków o grubości 0,01 cm za pomocą taśmy o niskiej przyczepności do warstwy aktywnej prostopadłej do pasków ITO.</li>
		<li>Załaduj do aerografu 2 ml złotego (Au) nanokrystalicznego tuszu (70 mg ml-1) zdyspergowanego w chloroformie.</li>
		<li>Po nałożeniu ciemnej, nieprzezroczystej folii należy zdemontować podłoże i ostrożnie usunąć taśmę przed podgrzaniem na płycie grzejnej w temperaturze 250 °C przez 20 sekund. Pojawi się złoty kolor, a urządzenie można schłodzić do RT i przetestować.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Debnath, R., Bakr, O., Sargent, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-processed+colloidal+quantum+dot+photovoltaics%3A+A+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Solution-processed colloidal quantum dot photovoltaics: A perspective.</a> Energy Environ. Sci. 4, 4870-4881 (2011).</li>
<li>Tang, J., Sargent, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Infrared+Colloidal+Quantum+Dots+for+Photovoltaics%3A+Fundamentals+and+Recent+Progress%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Infrared Colloidal Quantum Dots for Photovoltaics: Fundamentals and Recent Progress.</a> Adv. Mater. 23, 12-29 (2011).</li>
<li>Ning, Z., Dong, H., Zhang, Q., Voznyy, O., Sargent, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solar+Cells+Based+on+Inks+of+n-Type+Colloidal+Quantum+Dots%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Solar Cells Based on Inks of n-Type Colloidal Quantum Dots.</a> ACS Nano. 8, 10321-10327 (2014).</li>
<li>Yoon, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Open-Circuit+Voltage+of+PbS+Nanocrystal+Quantum+Dot+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Enhanced Open-Circuit Voltage of PbS Nanocrystal Quantum Dot Solar Cells.</a> Sci. Rep. 3, (2013).</li>
<li>Jiaoyan, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+open-circuit+voltage+and+the+fill+factor+in+CdTe+nanocrystal+solar+cells+by+using+interface+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Enhancement of open-circuit voltage and the fill factor in CdTe nanocrystal solar cells by using interface materials.</a> Nanotechnology. 25, 365203(2014).</li>
<li>Kramer, I. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+Spray-Coated+Colloidal+Quantum+Dot+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Efficient Spray-Coated Colloidal Quantum Dot Solar Cells.</a> Adv. Mater. 27, 116-121 (2015).</li>
<li>Shirasaki, Y., Supran, G. J., Bawendi, M. G., Bulovic, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+colloidal+quantum-dot+light-emitting+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">Emergence of colloidal quantum-dot light-emitting technologies.</a> Nat. Photonics. 7, 13-23 (2013).</li>
<li>Demir, H. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+dot+integrated+LEDs+using+photonic+and+excitonic+color+conversion%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Today%22%5BJournal%5D)">Quantum dot integrated LEDs using photonic and excitonic color conversion.</a> Nano Today. 6, 632-647 (2011).</li>
<li>Yu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-Processed+Graphene%2FMnO2+Nanostructured+Textiles+for+High-Performance+Electrochemical+Capacitors%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Solution-Processed Graphene/MnO2 Nanostructured Textiles for High-Performance Electrochemical Capacitors.</a> Nano Lett. 11, 2905-2911 (2011).</li>
<li>Ridley, B. A., Nivi, B., Jacobson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-Inorganic+Field+Effect+Transistors+Fabricated+by+Printing%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">All-Inorganic Field Effect Transistors Fabricated by Printing.</a> Science. 286, 746-749 (1999).</li>
<li>Habas, S. E., Platt, H. A. S., van Hest, M. F. A. M., Ginley, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-Cost+Inorganic+Solar+Cells%3A+From+Ink+To+Printed+Device%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Low-Cost Inorganic Solar Cells: From Ink To Printed Device.</a> Chem. Rev. 110, 6571-6594 (2010).</li>
<li>Townsend, T. K., Yoon, W., Foos, E. E., Tischler, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+Nanocrystal+Spray+Deposition+on+Inorganic+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Impact of Nanocrystal Spray Deposition on Inorganic Solar Cells.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 6, 7902-7909 (2014).</li>
<li>Olson, J. D., Rodriguez, Y. W., Yang, L. D., Alers, G. B., Carter, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CdTe+Schottky+diodes+from+colloidal+nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">CdTe Schottky diodes from colloidal nanocrystals.</a> Appl. Phys. Lett. 96, 242103(2010).</li>
<li>Sun, S., Liu, H., Gao, Y., Qin, D., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+synthesis+of+CdTe+nanocrystals+for+high+performanced+Schottky+thin+film+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Controlled synthesis of CdTe nanocrystals for high performanced Schottky thin film solar cells.</a> J. Mater. Chem. 22, 19207-19212 (2012).</li>
<li>Chen, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+inorganic+solar+cells+from+aqueous+nanocrystals%3A+the+impact+of+composition+on+carrier+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Adv%22%5BJournal%5D)">Efficient inorganic solar cells from aqueous nanocrystals: the impact of composition on carrier dynamics.</a> RSC Adv. 5, 74263-74269 (2015).</li>
<li>Gur, I., Fromer, N. A., Geier, M. L., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Air-stable+all-inorganic+nanocrystal+solar+cells+processed+from+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Air-stable all-inorganic nanocrystal solar cells processed from solution.</a> Science. 310, 462-465 (2005).</li>
<li>Ju, T., Yang, L., Carter, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thickness+dependence+study+of+inorganic+CdTe%2FCdSe+solar+cells+fabricated+from+colloidal+nanoparticle+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Thickness dependence study of inorganic CdTe/CdSe solar cells fabricated from colloidal nanoparticle solutions.</a> J. Appl. Phys. 107, (2010).</li>
<li>MacDonald, B. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Layer-by-Layer+Assembly+of+Sintered+CdSexTe1-x+Nanocrystal+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Layer-by-Layer Assembly of Sintered CdSexTe1-x Nanocrystal Solar Cells.</a> ACS Nano. 6, 5995-6004 (2012).</li>
<li>Crisp, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanocrystal+Grain+Growth+and+Device+Architectures+for+High-Efficiency+CdTe+Ink-Based+Photovoltaics%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Nanocrystal Grain Growth and Device Architectures for High-Efficiency CdTe Ink-Based Photovoltaics.</a> ACS Nano. 8, 9063-9072 (2014).</li>
<li>Townsend, T. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Safer+salts+for+CdTe+nanocrystal+solution+processed+solar+cells%3A+the+dual+roles+of+ligand+exchange+and+grain+growth%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem.+A%22%5BJournal%5D)">Safer salts for CdTe nanocrystal solution processed solar cells: the dual roles of ligand exchange and grain growth.</a> J. Mater. Chem. A. 3, 13057-13065 (2015).</li>
<li>Jasieniak, J., MacDonald, B. I., Watkins, S. E., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-Processed+Sintered+Nanocrystal+Solar+Cells+via+Layer-by-Layer+Assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Solution-Processed Sintered Nanocrystal Solar Cells via Layer-by-Layer Assembly.</a> Nano Lett. 11, 2856-2864 (2011).</li>
<li>Hecht, D. S., Hu, L. B., Irvin, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+Transparent+Electrodes+Based+on+Thin+Films+of+Carbon+Nanotubes%2C+Graphene%2C+and+Metallic+Nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Emerging Transparent Electrodes Based on Thin Films of Carbon Nanotubes, Graphene, and Metallic Nanostructures.</a> Adv. Mater. 23, 1482-1513 (2011).</li>
<li>Kim, M. G., Kanatzidis, M. G., Facchetti, A., Marks, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-temperature+fabrication+of+high-performance+metal+oxide+thin-film+electronics+via+combustion+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Low-temperature fabrication of high-performance metal oxide thin-film electronics via combustion processing.</a> Nat. Mater. 10, 382-388 (2011).</li>
<li>Townsend, T. K., Foos, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fully+solution+processed+all+inorganic+nanocrystal+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Fully solution processed all inorganic nanocrystal solar cells.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 16458-16464 (2014).</li>
<li>Yu, W. W., Peng, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+High-Quality+CdS+and+Other+II-VI+Semiconductor+Nanocrystals+in+Noncoordinating+Solvents%3A+Tunable+Reactivity+of+Monomers%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem%22%5BJournal%5D)">Formation of High-Quality CdS and Other II-VI Semiconductor Nanocrystals in Noncoordinating Solvents: Tunable Reactivity of Monomers.</a> Angew. Chem. 114, 2474-2477 (2002).</li>
<li>Brust, M., Walker, M., Bethell, D., Schiffrin, D. J., Whyman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+thiol-derivatised+gold+nanoparticles+in+a+two-phase+Liquid-Liquid+system%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Soc.%2C+Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Synthesis of thiol-derivatised gold nanoparticles in a two-phase Liquid-Liquid system.</a> J. Chem. Soc., Chem. Commun. 0, 801-802 (1994).</li>
<li>Smits, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+Sheet+Resistivities+with+the+Four-Point+Probe%5BTitle%5D)+AND+%22Bell+Sys.+Tech.+J%22%5BJournal%5D)">Measurement of Sheet Resistivities with the Four-Point Probe.</a> Bell Sys. Tech. J. 37, 711-718 (1958).</li>
<li>Yoon, W., Townsend, T. K., Lumb, M. P., Tischler, J. G., Foos, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sintered+CdTe+Nanocrystal+Thin-films%3A+Determination+of+Optical+Constants+and+Application+in+Novel+Inverted+Heterojunction+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Sintered CdTe Nanocrystal Thin-films: Determination of Optical Constants and Application in Novel Inverted Heterojunction Solar Cells.</a> IEEE Trans. Nanotechnol. 13, 551-556 (2014).</li>
<li>Foos, E. E., Yoon, W., Lumb, M. P., Tischler, J. G., Townsend, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inorganic+Photovoltaic+Devices+Fabricated+Using+Nanocrystal+Spray+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Inorganic Photovoltaic Devices Fabricated Using Nanocrystal Spray Deposition.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 5, 8828-8832 (2013).</li>
<li>Nag, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-free+Inorganic+Ligands+for+Colloidal+Nanocrystals%3A+S2-%2C+HS-%2C+Se2-%2C+HSe-%2C+Te2-%2C+HTe-%2C+TeS32-%2C+OH-%2C+and+NH2-+as+Surface+Ligands%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Metal-free Inorganic Ligands for Colloidal Nanocrystals: S2-, HS-, Se2-, HSe-, Te2-, HTe-, TeS32-, OH-, and NH2- as Surface Ligands.</a> J. Am. Chem. Soc. 133, 10612-10620 (2011).</li>
<li>Panthani, M. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Efficiency+Solution+Processed+Sintered+CdTe+Nanocrystal+Solar+Cells%3A+The+Role+of+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">High Efficiency Solution Processed Sintered CdTe Nanocrystal Solar Cells: The Role of Interfaces.</a> Nano Lett. 14, 670-675 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podsumowując, protokół ten zawiera wytyczne dotyczące kluczowych kroków związanych z budową urządzenia elektronicznego przetwarzanego w roztworze z osadzania metodą natryskową lub wirową. W tym miejscu przedstawiamy nowe metody przetwarzania w roztworze przezroczystych przewodzących warstw tlenku indu i cyny (ITO) na nieprzewodzące podłoża szklane. Po łatwej procedurze trawienia, poszczególne elektrody mogą zostać uformowane przed natryskiwaniem warstw fotoaktywnych. Stosując technikę warstwa po warstwie, nanokryształy C...

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.

<table><tbody><tr><td>Kwas oleinowy, 90%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>364525</td><td></td></tr><tr><td>1-oktadecen, 90%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>O806</td><td>Klasa techniczna</td></tr><tr><td>Trioktylofosfiny (TOP), 90%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>117854</td><td>Wrażliwy na powietrze</td></tr><tr><td>chlorek trimetylosililu, 99,9%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>92360</td><td>Wrażliwy na powietrze i wodę</td></tr><tr><td>Se, 99.5+%</td><td>Sigma Aldrich</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>Wysoce toksyczny</td></tr><tr><td>CdO, 99.99%</td><td>Strem</td><td>202894</td><td>Wysoce toksyczny</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></td></tr><tr><td>NH4NO3, 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A9642</td><td></td></tr><tr><td>HAuCl4.3H2O, 99,9%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>520918</td><td></td></tr><tr><td>Bromek tetraoktyloamonu (TMA-Br)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>294136</td><td></td></tr><tr><td>Toluen, 99,8%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>244511</td><td></td></tr><tr><td>Heksanotiol, 95%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>234192</td><td></td></tr><tr><td>NaBH4, 96%</td><td>Heksany Sigma Aldrich</td><td>71320</td><td></td></tr><tr><td>, 98,5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>650544</td><td></td></tr> etanol<tr><td>, 99,5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>459844</td><td></td></tr><tr><td>Metanol, bezwodny, 99,8%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>322415</td><td></td></tr><tr><td>1-propanol, 99,5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>402893</td><td></td></tr><tr><td>2-propanol, 99,5% </td><td>Sigma Aldrich</td><td>278475</td><td></td></tr><tr><td>Pirydyna, > 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>360570</td><td>Oczyszczony przez destylację</td></tr><tr><td>Heptan</td><td>Sigma Aldrich</td><td>246654</td><td></td></tr><tr><td>chloroform > 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>372978</td><td></td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34850</td><td></td></tr><tr><td>Szkiełka mikroskopowe</td><td>Fisher</td><td>12-544-4</td><td>Szlif z nożem do szkła</td></tr><tr><td>Aerograf zasilany grawitacyjnie</td><td>Paasche</td><td>VSR90#1</td><td></td></tr><tr><td>Igła strzykawkowa</td><td>Fisher</td><td>CAD4075</td><td></td></tr><tr><td>Stacja testowa symulatora słonecznego</td><td>Newport</td><td>PVIV-1A</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie</td><td>Wyorasz</td><td>PVIV 2.0</td><td></td></tr><tr><td>Kolba okrągłodenna</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z723134</td><td></td></tr><tr><td>Kolba okrągłodenna</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td>Z418668</tr><tr><td>Filtr strzykawkowy z politetrafluoroetylenu (PTFE)&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z259926</td><td></td></tr><tr><td>Taśma poliamidowa</td><td>Kapton</td><td>KPT-1/8</td><td></td></tr><tr><td>Taśma celofanowa</td><td>Taśma Scotch</td><td>810 Taśma</td><td></td></tr><tr><td>polipropylenowa&nbsp; Rurka wirówkowa</td><td>Sigma Aldrich</td><td>CLS430290</td><td></td></tr><tr><td>Srebrna żywica epoksydowa</td><td>MG Chemicals</td><td>8331-14G</td><td></td></tr></tbody></table>

produkcja w pełni przetworzonych w roztworze nieorganicznych nanokrystalicznych urządzeń fotowoltaicznych

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

Pokazujemy metodę przygotowania w pełni przetworzonych w roztworze nieorganicznych ogniw słonecznych z wirowania i natryskiwania nanokrystalicznego osadzania atramentów. W przypadku fotoaktywnej warstwy absorbera koloidalne nanokryształy CdTe i CdSe (3-5 nm) są syntetyzowane przy użyciu obojętnej techniki wtryskiwania na gorąco i czyszczone wytrącaniem w celu usunięcia nadmiaru odczynników wyjściowych. Podobnie nanokryształy złota (3-5 nm) są syntetyzowane w warunkach otoczenia i rozpuszczane w rozpuszczalnikach organicznych. Ponadto roztwory prekursorów przezroczystych warstw przewodzącego tlenku indu i cyny (ITO) przygotowuje się z roztworów soli indu i cyny w połączeniu z reaktywnym utleniaczem. Warstwa po warstwie, roztwory te są osadzane na szklanym podłożu po wyżarzaniu (200-400 °C) w celu zbudowania nanokrystalicznego ogniwa słonecznego (szkło/ITO/CdSe/CdTe/Au). Wstępna wymiana ligandów jest wymagana w przypadku nanokryształów CdSe i CdTe, w których folie są zanurzane w NH4Cl: metanolu w celu zastąpienia długołańcuchowych natywnych ligandów małymi nieorganicznymi anionami Cl-. Stwierdzono, że NH4Cl(s) działa jako katalizator reakcji spiekania (jako nietoksyczna alternatywa dla konwencjonalnej obróbki CdCl2 (s)) prowadzącej do wzrostu ziarna (136±39 nm) podczas ogrzewania. Grubość i chropowatość przygotowanych folii charakteryzuje się profilometrią SEM i optyczną. FTIR służy do określania stopnia wymiany ligandów przed spiekaniem, a XRD służy do weryfikacji krystaliczności i fazy każdego materiału. Widma UV/Vis wykazują wysoką przepuszczalność światła widzialnego przez warstwę ITO oraz przesunięcie ku czerwieni absorbancji nanokryształów chalkogenku kadmu po wyżarzaniu termicznym. Krzywe prądowo-napięciowe gotowych urządzeń są mierzone przy symulowanym oświetleniu jednym słońcem. Wykazano, że niewielkie różnice w technikach osadzania i odczynnikach stosowanych podczas wymiany ligandów mają ogromny wpływ na właściwości urządzenia. W tym miejscu badamy wpływ obróbki chemicznej (spiekanie i środki wymiany ligandów) i fizycznej (stężenie roztworu, ciśnienie natryskiwania, czas wyżarzania i temperatura wyżarzania) na wydajność urządzenia fotowoltaicznego.

Dyfraktogramy rentgenowskie z małym kątem rozproszenia służą do weryfikacji krystaliczności i fazy wyżarzonej warstwy nanokryształów (Rysunek 1A). Jeśli rozmiary krystalitów są mniejsze niż 10 nm, ich średnicę krystaliczną można oszacować za pomocą równania Scherrera (Równ. 1) i zweryfikować za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), 
<img alt="Wzór dyfrakcji rentgenowskiej, d=Kλ/βcosθ, stosowany do analizy struktury krystalicznej w badaniach naukowych." src="/files/ftp_upload/5415...

Ten protokół opisuje syntezę i osadzanie roztworu nieorganicznych nanokryształów warstwa po warstwie w celu wytworzenia cienkiej warstwy elektroniki na powierzchniach nieprzewodzących. Atramenty stabilizowane rozpuszczalnikiem mogą wytwarzać kompletne urządzenia fotowoltaiczne na podłożach szklanych poprzez powlekanie wirowe i natryskowe po wymianie ligandów i spiekaniu po osadzaniu.

Produkcja w pełni przetworzonych w roztworze nieorganicznych nanokrystalicznych urządzeń fotowoltaicznych

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

Ogólnym celem niniejszej procedury jest osadzanie warstw nieorganicznych nanokryształów metodą spin-coatingu i natryskiwania w warunkach otoczenia, aby zbudować w pełni przetworzone z roztworu ogniwa słoneczne po wymianie ligandów i wyżarzaniu. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie nanonauki i interfejsów materiałów stosowanych, takie jak: czy możemy budować funkcjonalną elektronikę z materiałów nieorganicznych, przygotowując je w nanoskali, tak aby móc przetwarzać całe urządzenia z roztworu od dołu do góry. Główną zaletą tej techniki jest możliwość rozważenia natryskiwania elektroniki na nowe i niekonwencjonalne powierzchnie.Obejmuje to opryskiwanie dużych i nieregularnych obszarów w krótkim czasie dzięki dodatkowej swobodzie nanoszenia. Choć metoda ta może dostarczać szczegółowych informacji na temat budowy ogniw fotowoltaicznych, może być ona również stosowana w innych systemach, takich jak przetwarzanie metodą rozpylania diod LED, tranzystorów i kondensatorów. Podczas syntezy tuszy z selenku kadmu i tellurku kadmu należy postępować zgodnie z protokołem tekstowym aż do etapu syntezy pirydyny.Zlej nadfiltr i dodaj ponownie 5 mililitrów destylowanej pi

fabrication-fully-solution-processed-inorganic-nanocrystal

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Polikrystaliczne cienkowarstwowe ogniwa słoneczne z krzemu na szkle są wytwarzane poprzez osadzanie warstw krzemu domieszkowanego borem i fosforem, a następnie krystalizację, pasywację defektów i metalizację. Pułapkowanie światła oparte na plazmonice wprowadza się poprzez formowanie nanocząsteczek Ag na powierzchni ogniwa krzemowego pokrytego reflektorem dyfuzyjnym, co skutkuje wzrostem prądu światła o ok. 45%.

Ogniwa słoneczne z cienkich warstw polikrystalicznego krzemu z plazmonicznym wspomaganiem pułapkowania światła

Przedstawiono ogólną strategię opracowania kompozytów nanokryształów półprzewodnikowych z separacją ładunku, które można wykorzystać w produkcji energii słonecznej. Wykazano, że zgrupowanie domen nanokryształów typu donora i akceptora w obrębie pojedynczej nanocząstki nadaje jej funkcję fotokatalityczną, podczas gdy heterozłącza objętościowe (bulk-heterojunctions) w filmach z nanokryształów typu donora i akceptora mogą być wykorzystywane do fotowoltażnej konwersji energii.

Pozyskiwanie energii słonecznej za pomocą nanocryształów rozdzielających ładunki oraz ich ciał stałych

Opisujemy technikę nanoformowania, która pozwala na tanie wzorowanie na nanoskali funkcjonalnych materiałów, stosów materiałów i całych urządzeń. Nanoformowanie może być wykonywane na dowolnym zestawie nanoimprintingu i może być stosowane do szerokiej gamy materiałów i procesów osadzania.

Nanoformowanie materiałów funkcjonalnych, wszechstronna metoda komplementarnej replikacji wzoru do nanoimprintingu

Przedstawiono metodę wytwarzania, w warunkach otoczenia, organicznych tandemowych urządzeń fotowoltaicznych w konfiguracji równoległej. Urządzenia te wyposażone są w uzdatnioną powietrzem, półprzezroczystą wspólną katodę z nanorurek węglowych.

Metoda otoczenia do produkcji wspólnej katody z nanorurki węglowej bramkowanej jonowo w tandemowych organicznych ogniwach słonecznych

Pokazano wytwarzanie siatek o wysokim kontraście jako elementu dyspersyjnego rozdzielającego równoległe spektrum w skoncentrowanym systemie fotowoltaicznym. Opisano procesy wytwarzania, w tym litografię nanoimprint, rozpylanie TiO2 i reaktywne trawienie jonowe. Wyniki pomiarów współczynnika odbicia służą do scharakteryzowania parametrów optycznych.

Wykonanie siatek o wysokim kontraście dla elementu dyspersyjnego rozdzielającego widmo w skoncentrowanym systemie fotowoltaicznym

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania organicznych cienkich warstw ogniw słonecznych za pomocą powlekarki z matrycą mini-szczelinową oraz powiązane charakterystyki struktury w linii produkcyjnej za pomocą technik rozpraszania synchrotronowego.

Drukowanie, produkcja masowych heterozłączowych ogniw słonecznych i charakterystyka morfologii in situ

Prezentujemy obszerne badanie na temat efektów różnych metod wytwarzania organicznych/nieorganicznych cienkich warstw perowskitu, porównując struktury krystaliczne, gęstość stanów, poziomy energii i ostatecznie wydajność ogniw słonecznych.

Wpływ metod wytwarzania perowskitów hybrydowych na tworzenie filmu, strukturę elektronową i wydajność ogniw słonecznych

Ogólnym celem tego projektu było wykorzystanie elektroprzędzenia do wytworzenia fotoanody o ulepszonej wydajności dla barwnikowych ogniw słonecznych.

Elektroprzędzenie elektrod fotokatalitycznych do barwnikowych ogniw słonecznych

Ten manuskrypt opisuje, jak zaprojektować i wyprodukować wydajne odwrócone ogniwa słoneczne SMPV1:PC71BM z nanoprętami ZnO (NR) hodowanymi na wysokiej jakości warstwie nasiennej ZnO domieszkowanej Alem (AZO). Dobrze ustawione, zorientowane pionowo NR ZnO wykazują wysokie właściwości krystaliczne. Sprawność konwersji energii ogniw słonecznych może osiągnąć 6,01%.

Dobrze wyrównane pionowo zorientowane układy nanoprętów ZnO i ich zastosowanie w odwróconych małocząsteczkowych ogniwach słonecznych

W tym artykule pokazano dielektroforezę wspomaganą przepływem dla samoorganizacji urządzeń nanoprzewodowych. Jako przykład pokazano wytwarzanie tranzystora polowego z nanodrutu krzemowego.

Dielektroforeza wspomagana przepływem: tania metoda wytwarzania wysokowydajnych urządzeń nanoprzewodowych przetwarzalnych w roztworze

Przedstawiono protokół syntezy hybrydowych perowskitowych atramentów kropek perowskitowych z nieorganiczno-ołowiowo-halogenkowym do druku atramentowego oraz protokół przygotowania i drukowania atramentów z kropkami kwantowymi w drukarce atramentowej z technikami postcharakteryzacji.

Druk atramentowy Wszystkie nieorganiczne atramenty perowskitowe halogenkowe do zastosowań fotowoltaicznych

Poznaj metodę osadzania nanokryształów nieorganicznych metodą spin i spray coating w celu produkcji w pełni przetworzonych w roztworze urządzeń fotowoltaicznych. Technika ta umożliwia nakładanie elektroniki na duże i nieregularne powierzchnie.

Produkcja w pełni przetworzonych w roztworze nieorganicznych nanokrystalicznych urządzeń fotowoltaicznych

Przeglądaj więcej filmów