Изготовление Полностью Решение Переработанные Неорганические нанокристаллов фотопреобразователей

Общая цель этой процедуры заключается в нанесении пленок неорганических нанокристаллов с покрытием спином и распылением в условиях окружающей среды для создания полностью обработанных раствором устройств солнечных элементов после обмена лигандов и отжига. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области нанонауки и прикладных материалов, например, можно ли построить функциональную электронику из неорганических материалов, подготавливая их в наномасштабе, чтобы мы могли обрабатывать решения целых устройств снизу вверх. Основное преимущество этого метода заключается в том, что мы можем начать думать о распылении электроники на новые и нетрадиционные поверхности.

Это включает в себя распыление больших и неровных участков за короткое время благодаря дополнительной свободе осаждения. Хотя этот метод может дать представление о создании фотоэлектрических устройств, он также может быть применен к другим системам, таким как распыление светодиодов, транзисторов и конденсаторов. При синтезе чернил на основе селенида кадмия и теллурида кадмия следуйте текстовому протоколу вплоть до этапа синтеза пиридина.

Сцедите надосадочную жидкость и добавьте обратно 5 миллилитров дистиллированного пиридина и 5 миллилитров 1-пропинола. Затем промойте колбу инертным газом и обработайте смесь ультразвуком при 40 килогерц в течение 30 минут. Также важно отфильтровать чернила через одномикронный шприцевой фильтр из ПТФЭ и измерить концентрацию чернил путем высыхания 200 микролитров.

Наконец, разбавьте чернила пирадином и 1-пропинолом по мере необходимости и храните чернила в среде инертного газа. В колбе Эрленмейера объемом 500 миллилитров смешайте вместе хлорид золота, тригидрат и воду. Далее в желтую смесь добавляем подготовленный тетраоктиламмоний бромид.

Далее добавьте гексанетиоловый лиганд. Отдельно смешайте борогидрид натрия с водой. Немедленно добавьте этот раствор для уменьшения пузырьков по каплям в реакционную колбу.

После трех часов помешивания отделите органическую фазу разделительной воронкой. Затем с помощью ротовапа уменьшите объем до 20 миллилитров. Собранные чернила смойте 50 миллилитрами гексанов и 200 миллилитрами метанола.

Осаждайте твердые вещества и сцеживайте бесцветную надосадочную жидкость. Затем высушите твердые вещества на воздухе и повторно распределите их в хлороформе из расчета 70 миллиграммов на миллилитр. Подготовка правильных соотношений твердых веществ индия и олова для чернил ITO имеет решающее значение для того, чтобы этот электрод обладал высокой проводимостью.

Оксидная пленка, образующаяся после отжига, очень чувствительна к незначительным изменениям относительных концентраций прекурсоров. Для начала в полипропиленовой трубке объемом 50 миллилитров соедините твердые соли гидрата нитрата индия и дигидрата хлорида олова с 10 миллилитрами 2-метоксиэтанола. К этой смеси добавьте гидроксид аммония для буферизации pH.

Затем смешайте с твердым веществом аммиачную селитру, чтобы оно послужило окислителем. Обработайте тюбик ультразвуком с частотой 40 килогерц в теплой воде в течение 20–60 минут или пока чернила не изменятся с мутных и белых на бесцветные и прозрачные. Вырежьте квадратное стеклянное предметное стекло и очистите его ультразвуком, затем этинолом и ацетоном.

Далее поместите стакан в концентрированный гидроксид натрия на одну минуту. Коротко промойте стекло водой, а затем нанесите на него слой чернил ITO. Затем сразу же переложите предметное стекло на горячую плиту, установленную на 400 градусов Цельсия.

Через пять минут достаньте его и дайте остыть до комнатной температуры на керамической тарелке. Продолжайте наносить чернила ITO на предметное стекло до тех пор, пока сопротивление листа не упадет ниже 1 000 Ом, измеренного мультиметром или четырехточечным щупом. Наконец, ненадолго окуните пленку в разведенную царскую водку и промойте ее дистиллированной водой.

После высыхания сопротивление должно быть ниже 500 Ом. Теперь, используя напечатанную сетку в качестве образца, расположите полоски целлофановой ленты, чтобы замаскировать слои для травления кислотой. Там, где размещена лента, ITO будет удерживаться на стекле.

Без правильной схемы устройства не будут иметь желаемой площади, а измерения эффективности или тока будут неправильными. Кроме того, создание шаблонов гарантирует, что соседние устройства не соприкасаются друг с другом, что позволяет избежать короткого замыкания устройства. Далее замочите пленку в разбавленной царской водке при температуре 60 градусов Цельсия, чтобы растворить экспонированное ИТО.

После быстро промыть и обсушить водой, снять ленту. Затем пропитайте пленку ультразвуком ацетоном и этинолом, чтобы удалить остатки ленты. Теперь добавьте точку контакта для проведения измерений.

Поместите небольшую каплю серебряной эпоксидной смолы на край каждой полоски ITO с одной стороны квадрата подложки. Наконец, нагрейте основание до 150 градусов Цельсия в течение двух минут и дайте ему остыть. Начните с размещения узорчатой стеклянной подложки ITO на прядильной машине и покройте ее кристаллическими чернилами на основе селенида кадмия.

Дайте ему высохнуть при температуре 150 градусов Цельсия в течение двух минут, а затем опустите его в хлорид аммония с раствором метинола, нагретым до 60 градусов Цельсия, на 15 секунд. Затем опустите пленку в изопропанол. Далее просушите пленку под инертным газом и нагрейте ее при температуре 380 градусов Цельсия в течение 25 секунд.

После остывания смойте лишнюю соль дистиллированной водой и высушите основание под инертным газом. Повторяйте этот процесс до тех пор, пока не будет достигнута желаемая толщина. В отличие от отжима, напыляемое покрытие имеет нюансы несоответствий в зависимости от человека, который распыляет.

Однако после нескольких месяцев проб и ошибок мы нашли метод, который работает хорошо. Установите подложку из стекла ITO вертикально с помощью ленты или зажимов на плоскую прочную основу. Загрузите от 0,25 до одного миллилитра разбавленных кадмиевых чернил в аэрограф с гравитационной подачей.

Установите более высокое давление для тонких и гладких пленок. Теперь, находясь на расстоянии 60 миллиметров от поверхности подложки, начните распылять нанокристаллические чернила с подложки, затем двигайтесь по подложке быстрыми движениями из стороны в сторону, удерживая струю распыления перпендикулярно поверхности. При распылении у нас гораздо больше контроля над толщиной пленки, шероховатостью и общей морфологией.

Тем не менее, из-за этих дополнительных свобод необходимо тщательно контролировать расстояние распыления, концентрацию раствора, давление подачи и продолжительность осаждения для достижения консистенции. Продолжайте добавлять слои нанокристаллических чернил до достижения желаемой густоты. Затем сформируйте лентой активные слои.

Наконец, пленка нанокристаллов золота может быть распылена на подложку. С помощью сканирующей электронной микроскопии отслеживали степень роста зерен в отожженных пленках. После нанесения одного слоя кадмиевого красителя и нагрева в присутствии хлорида аммония размер зерна был оптимизирован путем регулировки температуры и продолжительности нагрева, концентрации чернил, давления и продолжительности распыления или скорости отжима.

Как правило, более крупные зерна указывают на устройства с более высокими токами короткого замыкания. УФ-ВИД спектроскопия используется для оценки размера нанокристалла на основе корреляции пика поглощения с эффектами квантового удержания. Размер кристаллов настраивали путем изменения концентрации прекурсоров, температуры реакции и продолжительности синтеза чернил

Для измерения толщины и шероховатости пленки использовалась оптическая профилометрия. Это использовалось на одном слое каждого материала и на готовых устройствах. Инфракрасные спектры с преобразованием Фурье были получены для мониторинга дегресса обмена лигандов во время обработки метинолом хлорида аммония, что было измерено по исчезновению полос растяжения алхола C-H в точках 2, 924 и 2, 852.

Характеристики текущего напряжения были получены в темное время суток и при смоделированном освещении одного солнца с помощью откалиброванного имитатора Солнца. Подробное пояснение предоставлено в текстовом протоколе. После просмотра этого видео вы должны иметь хорошее представление о том, как распылять неорганические нанокристаллы, которые обычно не растворяются, на непроводящие подложки для создания работающих электронных устройств, просто используя аэрограф, подготовленные чернила и источник тепла.

После освоения этой техники ее можно выполнить за один-два часа, если она выполнена правильно. Пытаясь выполнить эту процедуру, важно помнить о медленном охлаждении подложек устройства после нагрева, чтобы избежать растрескивания стекла. Не забывайте, что работа с наноматериалами может быть крайне опасной.

Всегда принимайте меры предосторожности, такие как проведение всех процессов распыления в вытяжном шкафу при ношении средств индивидуальной защиты.