Summary
Qui, presentiamo protocolli dettagliati per soluzione-elaborati argento-bismuto-iodio (Ag-Bi-I) ternario semiconductor film sottili fabbricato su TiO2-rivestito elettrodi trasparenti e loro potenziale applicazione come aria-stabile e privo di piombo dispositivi optoelettronici.
Abstract
PEROVSKITI ibride basate su bismuto sono considerati promettenti fotoattivi semiconduttori per applicazioni di celle solari rispettosi dell'ambiente e aria-stabile. Tuttavia, povere morfologie di superficie e relativamente alta bandgap energie hanno limitato il loro potenziale. Argento-bismuto-iodio (Ag-Bi-I) è un semiconduttore promettente per dispositivi optoelettronici. Di conseguenza, dimostriamo la fabbricazione di Ag-Bi-I ternario film sottile, utilizzando l'elaborazione materiale soluzione. Film sottili risultante presentano morfologie di superficie controllate e ottica bandgaps secondo loro termico temperature di ricottura. Inoltre, è stato segnalato che Ag-Bi-I sistemi ternari cristallizzare a Roberta2ho7, Ag2BiI5, ecc. secondo il rapporto di precursori chimici. La soluzione elaborata Roberta2ho7 pellicole sottili esibiscono una struttura di cristallo cubico-fase, dense, privo di foro stenopeico morfologie di superficie con grani che variano nel formato da 200 a 800 nm e un bandgap indiretta di 1,87 eV. Il risultante Roberta27 pellicole sottili Visualizza una buona aria diagrammi banda stabilità ed energia, nonché di superficie morfologie e ottica bandgaps adatto per le celle solari di singola giunzione lead-free e aria-stabile. Molto recentemente, una cella solare con efficienza di conversione di potenza 4,3% è stata ottenuta ottimizzando le composizioni di Ag-Bi-I cristallo e architetture di dispositivo di celle solari.
Introduction
Soluzione di elaborazione inorganiche celle solari a film sottile sono stati ampiamente studiate da molti ricercatori che cercano di convertire la luce solare direttamente in energia elettrica1,2,3,4,5. Con lo sviluppo di architettura materiale di sintesi e dispositivo, perovskiti basati su alogenuri di piombo sono stati segnalati per essere i migliori assorbitori di celle solari con un'efficienza di conversione di energia (PCE) superiore a 22%5. Tuttavia, ci sono crescenti preoccupazioni circa l'uso di piombo tossico, così come problemi di stabilità del piombo-alogenuro perovskite stessa.
Recentemente è stato segnalato che perovskiti ibride basate su bismuto possono essere formato incorporando i cationi monovalenti in un'unità complessa di ioduro di bismuto e che questi possono essere usati come assorbitore di fotovoltaici in mesoscopici cella solare architetture6, 7,8. Il cavo nelle perovskiti può essere sostituito con bismuto, che ha il 6s2 coppia solitaria esterno; Tuttavia, metodologie ad alogenuri di piombo finora soltanto convenzionali sono stati utilizzati per perovskiti ibride basate su bismuto con strutture di cristallo complesso, nonostante il fatto che essi hanno diversi Stati di ossidazione e proprietà chimiche9. Inoltre, queste perovskiti hanno scarse superficie morfologie e producono film relativamente spesso nel contesto di applicazioni per dispositivi a film sottile; Pertanto, essi hanno un scarso rendimento fotovoltaico con spacco della fascia alta energia (> 2 eV)6,7,8. Così, abbiamo cercato di trovare un nuovo metodo per produrre film sottile semiconduttori basati su bismuto, che sono rispettosi, aria-stabile, e hanno energia basso band-gap (< 2 eV), considerando il design dei materiali e la metodologia.
Vi presentiamo la soluzione elaborata Ag-Bi-I ternario film sottili, che può essere cristallizzato a Roberta27 e Ag2BiI5, per semiconduttori lead-free e aria-stabile10,11. In questo studio per Roberta2I7 composizione, n-butilammina è utilizzato come solvente per dissolvere simultaneamente l'ioduro d'argento (AgI) e bismuto ioduro (BiI3) precursori. La miscela è spin-cast e ricotto a 150 ° C per 30 min in un N2-riempito portaoggetti; Successivamente, i film vengono temprati a temperatura ambiente. I film sottili risultanti sono marrone-nero a colori. Inoltre, la morfologia superficiale e la composizione di cristallo di Ag-Bi-I sistemi ternari sono controllati dalla temperature di ricottura e rapporto di precursore di AgI/BiI3. Roberta risultante2ho7 pellicole sottili presentano una struttura cristallina cubica fase, morfologie di superficie dense ed omogenea con grani di 200-800 nm in dimensioni grandi e un gap di banda ottica di 1,87 eV a partire di assorbire la luce da una lunghezza d'onda di 740 nm . Recentemente è stato segnalato che ottimizzando le composizioni di cristallo e architettura dei dispositivi, Ag-Bi-I ternarie film sottile celle solari possono raggiungere un PCE del 4,3%.
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Protocol
1. preparazione del nudo-vetro, drogato con fluoro ossido di stagno (SnO2: F) substrati
- Per pulire il vetro nudo, substrati drogati con fluoro ossido di stagno (FTO), li Sonicare in sequenza in una soluzione acquosa contenente 2% Triton, deionizzata (DI) acqua, acetone e alcool isopropilico (IPA), ciascuno per 15 min.
- Mettere i substrati puliti in riscaldamento forno a 70 ° C per 1 h rimuovere il residuo IPA.
2. preparazione del compatto TiO2 strati (c-TiO2) per bloccare gli elettroni
- Per la preparazione di una soluzione di precursore di c-TiO2 , drop 0,74 mL di titanio isopropossido (TTIP) lentamente in 8 mL di etanolo anidro (EtOH), mentre mescolando vigorosamente e poi iniettare rapidamente 0,06 mL di acido cloridrico (HCl) nella soluzione. Agitare la soluzione risultante durante la notte a temperatura ambiente.
Nota: Utilizzare un flaconcino di vetro da 20 mL, una concentrazione di 35-37% di HCl e un agitatore magnetico. - Filtrare la soluzione di precursore di preparati c-TiO2 utilizzando una siringa e un 0,2 µm-poro-Dimensione filtro, rilasciarlo sul substrato FTO pulito e poi spin-cast al substrato, a 3.000 giri/min per 30 s.
- Termicamente-tempra i substrati da loro riscaldamento in un forno a 500 ° C per 1 h e poi lasciarli raffreddare a temperatura ambiente.
- Mettere a bagno i substrati in soluzione acquosa 0,12 M titanio tetracloruro (TiCl4) a 70 ° C per 30 min e poi lavarle accuratamente con acqua distillata per rimuovere qualsiasi residuo di TiCl4.
- Termicamente-tempra i substrati a 500 ° C per 1 h e poi lasciarli raffreddare a temperatura ambiente per un miglioramento interfaccia dello strato2 c-TiO. Memorizzare il risultante c-TiO2-rivestito substrati in N2-riempito condizioni fino all'utilizzo.
3. preparazione di mesoporosi TiO2 strati (m-TiO2) per migliorare l'estrazione di elettroni
- Per la preparazione di una soluzione di precursore di2 m-TiO, aggiungere 1 g di 50 nm e medie TiO2 nanoparticella incollare (SC-HT040) di un flaconcino di vetro da 10 mL con 3,5 g di 2-propanolo e 1 g di Terpineolo e poi mescolate tutto fino a quando la pasta è perfettamente sciolto.
Nota: I 50 nm e medie TiO2 pasta nanoparticella è altamente viscoso e deve essere maneggiato con attenzione usando una spatola. - Spin-cast 200 µ l di 50 nm e medie TiO2 nanoparticella incolla soluzione preparata a 5.000 giri/min per 30 s sul c-TiO2-rivestito substrati FTO.
- Termicamente-tempra i substrati risultanti in un forno a 500 ° C per 1 h e poi lasciarli raffreddare a temperatura ambiente.
- Immergere i substrati nella soluzione acquosa 0,12 M TiCl4 a 70 ° C per 30 min e poi lavarli completamente utilizzando dell'acqua distillata per rimuovere qualsiasi residuo di TiCl4.
- Termicamente-tempra i substrati a 500 ° C per 1 h e poi lasciarli raffreddare a temperatura ambiente per un interfaccia miglioramento del livello di2 m-TiO. Archivio il risultante c-TiO2- e m-TiO2-rivestito substrati in N2-riempito condizioni fino a quando non utilizzato.
4. fabbricazione di Roberta2ho7 film sottili
- Trattare i substrati di vetro nudo sotto una lampada a raggi ultravioletto (UV) con un'intensità di 45cm mA2 con un ozono UV pulitore per 10 min garantire che i substrati sono pulite e idrofili. Non trattare il c - e m-TiO2-rivestito substrati FTO con l'ozono UV pulitore.
Nota: diffrazione di raggi x (XRD), assorbanza e gli spettri di Fourier infrarossi (FT-IR) sono stati studiati usando Ag-Bi-I film sottili fabbricati su substrati di vetro nudo. Il c - e m-TiO2-substrati rivestiti FTO sono stati utilizzati per dispositivi a celle solari. - Vigorosamente vortice 0,3 g di BiI3 (0.5087 mmol), 0,06 g di AgI (0,2544 mmol), e 3 mL di n-butilammina fino a quando tutto è completamente sciolta e quindi filtro per siringa la miscela utilizzando un 0,2 µm-poro-dimensione del politetrafluoroetilene (PTFE) del filtro.
- Rilasciarli 200 µ l della soluzione precursore sui substrati e quindi spin-cast a 6.000 rpm per 30 s con un umidità controllata sotto il 20%. Trasferire immediatamente il film rosso-giallastro risultante a un N2-riempito portaoggetti pronto per ricottura termica.
- Iniziare la ricottura termica del film risultante a temperatura ambiente, poi il film a 150 ° C di calore e mantenere una temperatura di 150 ° C per 30 min. placare rapidamente il film ricotto a temperatura ambiente. Il finale del film avrà un colore lucido e marrone-nero. Per placare rapidamente il substrato ricotto, rimuoverlo dalla piastra calda che è stata impostata a 150 ° C.
- Per Ag-Bi-I ternari pellicole sottili di una composizione diversa, ad esempio Ag2BiI5, modificare il rapporto molare di precursore di AgI a BiI3 da 1:2 a 2:1 e utilizzare lo stesso volume del solvente n-butilammina. Tempri la pellicola risultante utilizzando il metodo sopra descritto.
- Per studiare la temperatura-dipendente Ag-Bi-I formazione utilizzando modelli XRD, spettri FT-IR, morfologie di superficie e spettri di assorbanza, utilizzare termiche temperature di ricottura di 90, 110 e 150 ° C per l'Ag-Bi-I ternario film sottili.
5. fabbricazione di celle solari escogita utilizzando Roberta2ho7 film sottili
- Utilizzare poly(3-hexylthiophene) (P3HT) come un buco-il trasporto di materiale in Luca2ho7 celle solari a film sottile. Aggiungere 10 mg di P3HT a 1 mL di clorobenzene e poi mescolare la miscela a 50 ° C per 30 min finché il P3HT è perfettamente sciolto. Filtrare utilizzando un filtro PTFE 0,2 µm-poro-dimensione. Preparare e conservare il P3HT in un N2-riempito portaoggetti.
- Goccia 100 µ l della P3HT dissolto in clorobenzene imbocca la Roberta2ho7 pellicole sottili fabbricati sul c - e m-TiO2-rivestito substrati FTO e poi spin-cast i substrati a 4.000 giri/min per 30 s in un N2-riempito portaoggetti. Termicamente-tempra il film P3HT a 130 ° C per 10 min per l'orientamento strutturale del P3HT.
- Utilizzare un evaporatore termale con un tasso di deposizione di 0,5 Å / s e un bar modello maschera forata per depositare 100 elettrodi nm di spessore oro (Au), come un metallo superiore contatto in Luca2I7 celle solari a film sottile.
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Representative Results
È stato segnalato che l'Ag-Bi-I sistemi ternari, che sono considerare come promettente semiconduttori, sono cristallizzati in varie composizioni, come Roberta27, AgBiI4e Ag2BiI510, secondo il rapporto molare di AgI a BiI3. Precedenti studi hanno dimostrato che forme cristalline di massa con varie composizioni di Ag-Bi-I sistemi ternari possono essere sintetizzate sperimentalmente modificando il rapporto molare di AgI e BiI3 e che ogni composizione ha un diverso modello XRD10.
A differenza dei cristalli alla rinfusa, abbiamo cercato di sviluppare la soluzione elaborata Ag-Bi-I ternario film sottili, che può essere utilizzato direttamente come un layer attivo in dispositivi optoelettronici. In questo studio, n-butilammina era utilizzato come solvente per sciogliere contemporaneamente AgI e BiI3 e poi preparato ogni Ag-Bi-I film sottile con un diverso rapporto molare di AgI a BiI3 (1:2, 1:1 e 2:1). In primo luogo, abbiamo effettuato misure XRD su ogni film (Figura 1). I pattern XRD per l'Ag-Bi-I film sottile preparata con un rapporto molare di 1:2 (AgI:BiI3) ha mostrato un singolo picco a 2 θ ~ 42 °; Questo indica che Roberta2ho7 ha una composizione cristallina con una struttura cubica (gruppo spazio Fd3m, un = b = c = 12.223 Å). Tuttavia, picco spaccare era evidente nella regione di 2 θ ~ 42° quando il rapporto molare di AgI:BiI3 superato 1:1, e il film con un rapporto molare di 2:1 ha mostrato che Ag2BiI5 ha una struttura esagonale (gruppo spaziale R3m, un = b = 4,350 Å c = 20,820 Å)10,12.
Inoltre abbiamo misurato l'assorbimento UV-Vis di Roberta2ho7 e Ag2BiI5 sottili pellicole che sono state preparate su substrati di vetro (Figura 2a). Una volta che gli spettri di assorbimento sono stati normalizzati, il Roberta2ho assorbito film sottile7 lunghezze d'onda fino a ~ 740 nm, rispetto alle Ag2BiI5 film sottile. Figura 2 consente di visualizzare le immagini di microscopia elettronica (SEM) scansione vista dall'alto di ogni film. La morfologia superficiale del Roberta2ho7 film sottile può essere visto chiaramente, con grani grossi e un colore marrone scuro (Figura 2b). Tuttavia, l'Ag2BiI5 film sottile Mostra particelle di luce sui grani, che derivano dall'eccesso AgI13,14,15,16e un colore marrone chiaro ( Figura 2 c). Abbiamo, pertanto, ha scelto di utilizzare il Roberta2ho7 composizione per ulteriori approfondimenti, come è più adatto per optoelettronica basato su pellicola sottile in termini di assorbimento della luce e morfologie di superficie di Ag2BiI5 composizione .
Figura 3a dimostra che il modello XRD sperimentale della soluzione elaborata Roberta2ho7 film sottile è coerente con i modelli XRD riferiti e calcolati di Roberta2ho7 cristalli senza la formazione di secondaria fasi. Come accennato in precedenza, abbiamo confermato che il Roberta2ho7 film sottile ha una struttura cubica (gruppo spazio Fd3m, un = b = c = 12.223 Å). Inoltre, il Roberta2ho7 film è altamente umidità e aria stabili senza modifiche strutturali quando memorizzato in aria per 10 d; Questo è comprensibile dato AgI è altamente stabile in un mezzo acquoso (Figura 3b)13,14,15,16.
Figura 4a Mostra una serie di motivi XRD per Ag-Bi-I film sottili in funzione della temperatura di ricottura in N2-riempito le condizioni. Abbiamo confermato che Ag-Bi-I comincia a cristallizzare sopra i 90 ° C sotto forma della fase cubica, come dimostra il (111), (400) e (440) picchi a 13°, 29° e 42°, rispettivamente (cioè, quelli che corrispondono gli asterischi in Figura 4a). I picchi XRD nelle regioni angolo piccolo (2 θ < 10°) ha ridotte significativamente la temperatura aumentata e infine è sparito a 150 ° C con l'aumento progressivo delle diffrazioni fase cubica; Questo indica che il Roberta2ho7 pellicola era completamente cristallizzato nella fase cubica17. Gli spettri FTIR sono stati misurati al fine di indagare la formazione del Ag-Bi-I sistemi in dettaglio (Figura 4b). Il film come preparato e non temperato ha mostrato i segnali FTIR per N-H stretching (3200-3600 cm-1), C-H stretching (2850-2980 cm-1) e N-H piegatura (1450-1650 cm-1) che ha provocato dalla n-butilammina18. Anche se il film come preparato è stato ricotto a 90 ° C, sopra il punto di ebollizione di n-butilammina (77-79 ° C), gli spettri FTIR ha mostrato ancora le cime associate, anche se essi sono stati diminuiti significativamente. Questo indica che i rimanente n-butilammina era debolmente associata al BiI3 e AgI sotto forma di un complesso ad alogenuri metallici-ammina, sopprimendo la formazione dei blocchi di costruzione Ag-Bi-I bordo, vertice o viso-condivisione19. Questi segnali FTIR è sparito come la temperatura aumentata ulteriormente; Questo è spiegato dalla rimozione di n-butilammina che era associato a BiI3 e AgI complessi e che è strettamente imparentato con la cristallizzazione di Roberta2ho7. Inoltre abbiamo esaminato le morfologie di superficie dei film Ag-Bi-Ho temprato ad ogni temperatura, come mostrato in Figura 4 c. Quando la temperatura aumenta oltre i 110 ° C, le pellicole Ag-Bi-ho gradualmente cominciano a cristallizzare nella fase cubica con piccoli grani e completamente cristallizzare con morfologie di superficie dense e uniforme tra cui grani grossi con le dimensioni di 200-800 nm (cioè, il numero di cristallizzazione per unità di superficie era 4,08 x 108 # / cm2) a 150 ° C.
Abbiamo misurato l'assorbimento ottico di Ag-Bi-I film sottili mediante spettroscopia UV-Vis al fine di studiare i cambiamenti delle proprietà ottiche in funzione della temperatura di ricottura. Figura 5a Mostra una notevole differenza nell'assorbimento prima e dopo la ricottura termica del film. Il film come preparato ha mostrato un colore giallastro ed esposto uno spettro di assorbimento con un picco di eccitone chiara e nitida a 474 nm20. Gli spettri di assorbimento dei film erano drammaticamente rosso-spostato come la temperatura di annealing è aumentato e, infine, abbiamo ottenuto uno spettro di assorbimento sufficientemente assorbente nella gamma della luce visibile (350-740 nm). Il gap di banda ottica (Eg) di Roberta2ho7 film sottile ricotto a 150 ° C è stata ottenuta dalla trama Tauc utilizzando l' equazione αhv ~ (hv-Eg)1/2, dove α è il coefficiente di assorbimento e hv è l'energia del fotone. Qui, Eg è stata calcolata per essere 1,87 eV (Figura 5b). Abbiamo anche usato la spettroscopia fotoelettronica UV (UPS) con lui ho (21,22 eV) fotone linee da una lampada a Scarica per indagare l'energia di Fermi (Ef) e il livello di energia (Ev) banda di valenza del risultante Roberta2I 7 film (Figura 5C). Per questa misura di UPS, il film è stato preparato su un substrato di oro. Ef è stata determinata utilizzando l'energia di taglio (Etaglio), come illustrato nella Figura 5 c ed è stata calcolata per essere 5,05 eV usando l'equazione: Ef = eV 21,22 (ho)-Etaglio . Estrapolazione lineare nella regione bassa energia di legame dà Ev−Ef , e, di conseguenza, Ev è stata determinata per essere 6.2 eV. L'energia di banda di conduzione (Ec) è stata valutata usando il gap di banda ottica ottenuto dalla trama Tauc, che ha permesso di disegnare un diagramma schematico livello di energia del Roberta2I7 film, come illustrato nella figura 5 d .
Figura 1: cristallini diverse composizioni elaborate soluzione Ag-Bi-I ternario di film sottili di. Questo pannello mostra modelli di XRD di Ag-Bi-I film sottili, fabbricati con diversi rapporti molari di AgI a BiI3 dopo la ricottura termica a 150 ° c: (1) 1:2, (2) 1:1 e (3) 2:1. I modelli di riferimento XRD, Roberta2ho7 e Ag2BiI5 sono stati ottenuti da PDF Scheda n. 00-034-1372 e PDF Scheda n. 00-035-1025, rispettivamente. La casella tratteggiata indica il pattern XRD principale utilizzato per identificare i diversi cristallizzazioni di Ag-Bi-I ternario sottile film. Questa figura è stata modificata dal lavoro da Kim et al. 1. per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Confronto di soluzione-elaborati Roberta2ho7 e Ag2BiI5 film sottili. (un) questo pannello Mostra gli spettri di assorbimento UV-Vis normalizzati di Roberta2ho7 e Ag2BiI5 film sottili. Gli altri due pannelli sono immagini di SEM di vista dall'alto di (b), Roberta2ho7 e (c) Ag2BiI5 film, preparato su substrati di vetro con differenti rapporti molari di precursori AgI a BiI3sottili. Gli inserti in pannelli b e c mostrano le immagini di foto di ogni film sottile. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: La stabilità struttura e aria cristallo della soluzione elaborata Roberta2I film sottili7 . (un) questo pannello mostra i dati di picco XRD sperimentali di un Luca2ho7 film sottile. Il riferimento e dati calcolati XRD per Roberta2ho7 sono ottenuti da PDF Scheda n. 00-034-1372 e programma per computer VESTA, rispettivamente. (b) questo pannello mostra i risultati di un'indagine della stabilità aria di Roberta2ho7 film sottili tramite XRD misurazione. La XRD di Roberta2ho7 è stata misurata prima e dopo il campione è stato conservato in aria per 10 d. Questa figura è stata modificata dal lavoro da Kim et al. 1. per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: mutamento strutturale di Ag-Bi-I ternario film sottili con una termica differente temperatura di annealing. Questi pannelli mostrano (un) spettri XRD, (b), FTIR spettri e immagini al SEM (c) vista dall'alto di soluzione-elaborati Ag-Bi-I film sottili in funzione della temperatura di ricottura termica. Gli asterischi nel pannello un indicano i principali XRD cristallizzato picchi di Roberta2ho7. Questa figura è stata modificata dal lavoro da Kim et al. 1. per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5: Bandgap ottico ed energia band diagrammi di Roberta2I film sottili7 . I due pannelli superiori Visualizza (un) spettri UV-Vis e (b) Tauc trame di Ag-Bi-I ternario film sottili con una diversa temperatura di ricottura. (c) questo pannello mostra i dati di UPS in una regione ad alta energia di legame di un Luca2ho7 film sottile ricotto a 150 ° C. (d) si tratta di una rappresentazione di un diagramma di banda di energia di un Luca2ho7 film sottile calcolato utilizzando il Tauc trama e UPS. Questa figura è stata modificata dal lavoro da Kim et al. 1. per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Abbiamo fornito un protocollo dettagliato per la realizzazione di soluzione di Ag-Bi-I semiconduttori ternari, che devono essere sfruttati come assorbitori di piombo fotovoltaici nelle celle solari a film sottile con architetture di dispositivo mesoscopica. c-TiO2 strati sono stati formati su substrati FTO per evitare perdite di elettroni che scorre in elettrodi FTO. m-TiO2 strati in sequenza sono stati formati su c-TiO2-rivestito substrati FTO per migliorare le estrazioni di elettroni generate dagli assorbitori fotovoltaici (cioè, l'Ag-Bi-I film sottili). Sia c-TiO2 e m-TiO2 sono stati trattati con TiCl4 soluzioni acquose per passivare il TiO2 trappole superficiali; Questo porta al miglioramento di ogni strato di TiO2 interfaccia. La soluzione di Ag-Bi-I precursore era spin-rivestito con l'umidità di sotto di 20%; Questo era perché butilammina solvente ha un basso punto di ebollizione ed è altamente reattivo con l'umidità dell'aria, che potrebbe influenzare fortemente la morfologia superficiale. La risultante film sottili giallastro-rosso erano termicamente ricotto in un N2-pieno portaoggetti al fine di ottenere il risultante marrone-nero e lucido film sottili di Roberta2ho7. Quando ricotto in condizioni ambientali, l'Ag-Bi-I film sottili ha mostrato colori rossastri e morfologie nebuloso, risultanti dall'ossidazione di ioduro di bismuto. Per completare la fabbricazione di dispositivi, P3HT è stato spin-cast sulla Roberta2ho7 film sottili, seguito da una deposizione di oro (Au), alla funzione come un layer di trasporto di foro ed elettrodo superiore, rispettivamente.
Come illustrato nella Figura 1 e Figura 2, Ag-Bi-I sistemi ternari sono state cristallizzate in varie composizioni, come Roberta2ho7 e Ag2BiI5, secondo i rapporti differenti precursore di AgI e BiI3. Le condizioni termiche di ricottura influenzano gli assorbimenti, granulometrie e la morfologia superficiale del preparato come Ag-Bi-I film sottili. Studi precedenti su Ag-Bi-I sistemi ternari focalizzate sulla sintesi e analisi dei cristalli alla rinfusa; Tuttavia, abbiamo segnalato per la prima volta che Roberta2ho7 film sottili possono essere preparati utilizzando un processo di soluzione basate su spin-coating e quindi utilizzato con successo come un piombo cella solare assorbitore11. Recentemente, molti ricercatori hanno seguito questo lavoro al fine di sviluppare ulteriormente la qualità del materiale in sé, come pure la cella solare prestazioni21,22.
C'è ancora spazio per l'ulteriore sviluppo di soluzione-elaborati Ag-Bi-I ternarie film sottile celle solari in termini di qualità dei materiali e ingegneria di architettura del dispositivo. Molti relazionati con Ag-Bi-I materiali ternari recentemente sono stati pubblicati in riviste peer-reviewed e, di conseguenza, crediamo che ulteriore ricerca in Ag-Bi-I sistemi ternari farà grandi progressi nel campo della soluzione di elaborazione e celle solari a film sottile rispettosi dell'ambiente.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Acknowledgments
Questo lavoro è stato supportato da Daegu Gyeongbuk Istituto di scienza e tecnologia (DGIST) ricerca e sviluppo (R & D) programmi del Ministero della scienza, ICT e futuro pianificazione di Corea (18-ET-01). Questo lavoro è stato supportato anche da Istituto Corea di valutazione di tecnologia energetica e Planning(KETEP) e il Ministero del commercio, industria & Energy(MOTIE) della Repubblica di Corea (No. 20173010013200).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Bismuth(III) iodide, Puratronic, 99.999% (metals basis) | Afa Aesar | 7787-64-6 | stored in N2-filled condition |
| Silver iodide, Premion, 99.999% (metals basis) | Afa Aesar | 7783-96-2 | stored in N2-filled condition |
| Butylamine 99.5% | Sigma-Aldrich | 109-73-9 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 9002-93-1 | |
| Isopropyl alcohol (IPA) | Duksan | 67-63-0 | Electric High Purity GRADE |
| Titanium(IV) isopropoxide | Sigma-Aldrich | 546-68-9 | ≥97.0% |
| Ethyl alcohol | Sigma-Aldrich | 64-17-5 | 200 proof, ACS reagent, ≥99.5% |
| Hydrochloric acid | SAMCHUN | 7647-01-0 | Extra pure |
| Titanium tetrachloride (TiCl4) | sharechem | ||
| 50nm-sized TiO2 nanoparticle paste | sharechem | ||
| 2-propanol | Sigma-Aldrich | 67-63-0 | anhydrous, 99.5% |
| Terpineol | Merck | 8000-41-7 | |
| Heating oven | WiseTherm | ||
| Oxygen (O2) plasma | AHTECH | ||
| X-ray diffraction (XRD) | Rigaku | Rigaku Miniflex 600 diffractometer with a NaI scintillation counter and using monochromatized Cu-Kα radiation (1.5406 Å wavelength). |
|
| Fourier transform infrared (FTIR) | Bruker | Bruker Tensor 27 | |
| field-emission scanning electron microscope (FE-SEM) | Hitachi | Hitachi SU8230 | |
| UV-Vis spectra | PerkinElmer | PerkinElmer LAMBDA 950 Spectrophotometer |
|
| Ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) | RBD Instruments | PHI5500 Multi-Technique system |
References
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