Solução-processados "Prata-bismuto-iodo" ternário filmes finos para absorventes de chumbo fotovoltaicos

Este método pode ajudá-lo a responder a perguntas-chave sobre como fazer semicondutores ternários de prata-bismuto-iodo processáveis para células solares de filme fino ecologicamente corretas e adotar aplicações. A principal vantagem dessa técnica é a fabricação de soluções de prata-bismuto-iodo que é então usado como um absorvedor fotovoltaico sem chumbo em células solares de filme fino com arquiteturas de dispositivos microscópicos. Esta técnica tem aplicações potenciais na produção de células solares de filme fino ecologicamente corretas porque os semicondutores ternários de prata-bismuto-iodo são absorvedores fotovoltaicos sem chumbo e estáveis no ar.

Para começar a preparar a solução precursora para camadas compactas de dióxido de titânio, coloque 8 mililitros de etanol anidro em um frasco de vidro de 20 mililitros e comece a mexer vigorosamente. Adicione 0,74 mililitros de isopropóxido de titânio ao etanol de agitação em sentido de gota. E, em seguida, adicione rapidamente 0,06 mililitros de ácido clorídrico concentrado.

Mexa a mistura entre 12 e 24 horas em temperatura ambiente para formar a solução precursora. Em seguida, sonicar um substrato FTO de uma polegada por polegada por 15 minutos cada em 2% aquoso octoxynol-9, acetona e álcool isopropílico. Seque o substrato limpo em um forno a 70 graus Celsius por uma hora e deixe esfriar até a temperatura ambiente no ar.

Em seguida, fixar o substrato em um mandril de revestimento de giro. Encha uma seringa de 1 mililitro ou 3 mililitros com solução precursora de camada de dióxido de titânio compacto e conecte um filtro de seringa de 0,2 nanômetro. Filtre a solução em um pequeno frasco.

Aplique 200 microliters da solução precursora filtrada ao substrato para cobri-lo completamente. Gire o substrato a 3000 RPM por 30 segundos. Anneal o filme em um forno a 500 graus Celsius por uma hora.

Em seguida, desligue o fogo e deixe o substrato esfriar no ar até a temperatura ambiente, o que geralmente leva cerca de seis horas. Em seguida, mergulhe o substrato revestido em uma solução molar aquosa de 0,12 de tetraclorito de titânio. Mergulhe o substrato em um forno Celsius de 70 graus por 30 minutos.

Enxágue completamente o substrato em água desionizada depois para remover tetraclorito de titânio residual. Anneal o filme a 500 graus Celsius por uma hora e, em seguida, permitir que ele esfrie a temperatura ambiente no ar. Uma vez frio, armazene o substrato compacto revestido de dióxido de titânio sob gás nitrogênio para uso posterior.

Para começar a preparar a solução precursora para uma camada de nanopartícula de dióxido de titânio mesoporos em um frasco de vidro de 5 mililitros, combine 0,5 gramas de 50 nanômetros de nanopartícula de dióxido de titânio com 1,75 gramas de álcool isopropílico e 0,5 gramas de terpineol. Adicione uma barra de mexida no frasco e mexa até que a pasta esteja completamente dissolvida. Isso geralmente leva cerca de uma hora.

Em seguida, fixe um substrato FTO revestido de dióxido de titânio compacto em um revestimento de spin e aplique 200 microliters da solução de nanopartículas à superfície do substrato. Gire o substrato a 5000 RPM por 30 segundos. Resfrie o substrato revestido em um forno a 500 graus Celsius por uma hora e deixe esfriar à temperatura ambiente.

Em seguida, mergulhe o substrato em uma solução molar aquosa de 0,12 de tetraclorito de titânio a 70 graus Celsius por 30 minutos. Enxágue completamente o substrato com água desionizada. Anneal-lo a 500 graus Celsius por uma hora e deixá-lo esfriar a temperatura ambiente no ar.

Armazene o substrato revestido com camadas compactas e mesoporos de dióxido de titânio sob gás nitrogênio para uso posterior. Para começar a preparar filmes finos do iodobismo de prata, dibismuth de prata heptaiodida, em um porta-luvas cheio de nitrogênio em baixa umidade combinam 0,3 gramas de bismuto-três iodeto, 0,06 gramas de iodeto de prata, e 3 mililitros de n-butilamina. Vigorosamente vórtice a mistura até que os sólidos tenham dissolvido e, em seguida, a seringa filtrar a solução precursora através de um filtro de politefluoroetileno de 0,2 micrômetro.

Em seguida, fixe o substrato desejado em um revestimento de spin e aplique 200 microliters da solução precursor filtrada. Gire o substrato a 6000 RPM por 30 segundos. Coloque o substrato em uma placa quente e aqueça-o a 150 graus Celsius.

Ressuir o filme a essa temperatura por 30 minutos e, em seguida, rapidamente removê-lo da placa quente para saciá-lo. Em uma caixa de luvas cheia de nitrogênio, combine 10 miligramas de P3HT e 1 mililitro de clorobenzeno. Mexa a mistura a 50 graus Celsius por 30 minutos para dissolver completamente o P3HT e, em seguida, filtrar a mistura com um filtro de seringa PTFE de 0,2 micrômetro.

Em seguida, fixar um substrato FTO revestido com dibismuth hepatiodida de dibismuth prateado em dióxido de titânio compacto e mesopooso em um revese de spin. Aplique 100 microliters da solução P3HT ao substrato e gire o substrato a 4000 RPM ou 30 segundos. Anneal o filme P3HT em uma placa quente pré-aquecido a 130 graus Celsius por 10 minutos.

Deixe o substrato esfriar até a temperatura ambiente no porta-luvas. Por fim, use um evaporador térmico para depositar 100 nanômetros de ouro a 0,5 angstroms por segundo no substrato para formar os principais contatos de ouro da célula solar. silver-bismuth-iodine ternary thin films, 1:2, 1:1, e 2:1 molar ratios de iodeto de prata para bismuto-3 iodecida foram fabricados com este método.

O filme 1:2 mostrou um único pico de cerca de 42 graus, indiciando uma estrutura cúbica. A divisão do pico foi observada para os filmes 1:1 e 2:1, indicando uma estrutura hexagonal. O filme 1:2 absorveu comprimentos de onda mais longos do que o filme 2:1.

Além disso, o filme 1:2 tinha uma superfície lisa com grandes grãos, enquanto partículas de iodeto de prata em excesso foram observadas no filme 2:1. O filme 1:2 foi, assim, escolhido para estudo mais aprofundado. A difração de raios-X indicou que uma temperatura de 150 graus Celsius era necessária para que o filme 1:2 se cristalizasse inteiramente na fase cúbica.

O filme ficou estável no ar por pelo menos 10 dias. As espectroscopias ftir sugeriram que a n-butilamina residual permaneceu fracamente complexa para iodeto de bismuto-3 e iodeto de prata a temperaturas mais baixas, suprimindo a formação de blocos de construção de prata-bismuto-iodo. Os grãos tornaram-se maiores e mais densamente embalados à medida que a temperatura aumentava.

Os filmes a 150 graus Celsius também tinham as propriedades de absorção mais adequadas para uso em células solares. No geral, o filme de dibismiodida de dibismuto de prata a 150 graus Celsius mostrou propriedades energéticas adequadas para o uso de células solares. Esta técnica abre caminho para pesquisadores de células solares de filme fino processáveis para desenvolver ainda mais metodologias para semicondutores ternários de bismuto-iodo prateado em aplicações como células solares de filme fino sem chumbo e estáveis no ar.

Ao tentar este procedimento, você pode querer usar umidade controlada de menos de 20% para girar o revestimento do substrato com a solução precursora de prata-bismuto-iodo. Se você girar a solução precursora com ou acima de 30% de umidade, você verá amarelado por causa da altamente reativa e foto Se você não puder controlar a umidade no revestimento de giro, você pode girar a solução precursora em um porta-luvas cheio de N. No entanto, tenha em mente que você deve limpar completamente o porta-luvas depois que ele é feito.