En protokol til syntese af uorganiske-bly-Halogenid hybrid perovskite quantum dot blæk til inkjet printning og protokol for udarbejdelse og trykning af quantum dot blæk i en inkjetprinter med post karakterisering teknikker præsenteres.
En metode til at syntetisere photoactive uorganiske perovskite quantum dot blæk og en inkjet printer deposition metode, ved hjælp af de syntetiserede trykfarver, er påvist. Blæk syntesen er baseret på en simpel våde kemiske reaktion og inkjet udskriftsprotokol er en letkøbt trinvis metode. Inkjet trykt tynde film har været karakteriseret ved røntgen diffraktion, optisk absorption spektroskopi, fotoluminescente spektroskopi og elektroniske transport målinger. Røntgen diffraktion af trykte quantum dot film viser en overensstemmelse med en ændres stuetemperatur fase med (001) orientering krystalstruktur. Sammen med andre metoder, karakterisering viser røntgen diffraktion målinger høj kvalitet film kan fås gennem metoden inkjet print.
Dieter Weber syntetiseret den første økologiske-uorganiske hybrid Halogenid perovskites i 19781,2. Omtrent fabrikeret 30 år senere i 2009, Akihiro Kojima og samarbejdspartnere fotovoltaiske enheder ved hjælp af den samme økologisk-uorganiske hybrid Halogenid perovskites syntetiseret af Weber, nemlig, CH3NH3PbI3 og CH3NH3 PbBr33. Disse forsøg blev begyndelsen på en efterfølgende flodbølge af forskning med fokus på økologisk-uorganiske hybrid Halogenid perovskites solcelle egenskaber. Fra 2009 til 2018, enheden power conversion effektivitet dramatisk steget fra 3,8%3 til over 23%4, making organiske-uorganiske hybrid Halogenid perovskites sammenlignes med Si-baserede solceller. Som med den økologiske-uorganiske Halogenid-baseret perovskites begyndte de uorganiske Halogenid-baseret perovskites at få trækkraft i Fællesskabets forskning omkring 2012 hvornår de første solceller enhed effektivitet blev målt til 0,9%5. Siden 2012 er alle uorganiske Halogenid-baserede perovskites kommet langt med nogle enhed effektivitet målt til at være over 13% som i 2017 undersøgelse af Sanehira et al. 6 både de økologiske-baserede og uorganiske-baserede perovskites finde programmer relateret til lasere7,8,9,10, light emitting dioder11, 12 , 13, høj energi stråling påvisning14, foto påvisning15,16og selvfølgelig fotovoltaiske programmer5,15,17,18 . Over næsten det seneste årti har mange forskellige syntese teknikker er opstået fra videnskabsfolk og ingeniører fra forarbejdet løsningsmetoder til vakuum dampe deposition teknikker19,20,21. Halogenid perovskites syntetiseres ved en løsning-forarbejdede metode er fordelagtige, da de kan let blive ansat som blæk til inkjet udskrivning15.
I 1987 rapporterede først brug af inkjet print af solceller blev præsenteret. Siden da, videnskabsfolk og ingeniører har søgt måder at kunne udskrive alle uorganiske solceller med attraktive ydeevne egenskaber og lav gennemførelsen koster22. Der er mange fordele ved inkjet print solceller i forhold til nogle af de fælles metoder, vakuum baseret fabrikation. Et vigtigt aspekt af inkjet print metode er at løsning-baserede materialer anvendes som blæk. Dette åbner døren for forsøg med mange forskellige materialer, såsom uorganiske perovskite-baseret trykfarver, som kan syntetiseres af facile våde kemiske metoder. Med andre ord er inkjet print af solcelle materialer en low-cost rute til rapid prototyping. Inkjet print har også fordele ved at kunne udskrive store områder på fleksible substrater og udskrive af design ved lave temperaturer i atmosfæriske forhold. Derudover er inkjet print særdeles velegnede til masseproduktion giver mulighed for realistisk billigt rulle-til-rulle gennemførelsen23,24.
I denne artikel diskutere vi først de forskellige trin med syntese uorganiske perovskite quantum dot blæk til inkjet printning. Derefter beskriver vi de yderligere skridt for at forberede udskrivning og de faktiske procedurer for inkjet udskriver en photoactive film ved hjælp af en kommercielt tilgængelig inkjetprinter blæk. Endelig vil diskutere vi karakterisering af de trykte film, som er nødvendige for at sikre filmene er korrekt kemiske og crystal sammensætning for høj kvalitet enhed ydeevne.
Der er mange parametre i den inkjet print proces, der påvirker den endelige trykte film. Diskussion af alle disse parametre er uden for rammerne af denne protokol, men da denne protokol fokuserer på en løsning-baseret syntese og deposition metode, er det hensigtsmæssigt at give en kort sammenligning til andre velkendte løsning-baseret deposition metoder: den spin-coating metoden og metoden læge-bladet.
Metoden spin-coating er meget hurtig, producerer ensartede film og er billigt. Filmtyk…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af National Science Foundation, gennem Nebraska MRSEC (Grant DMR-1420645), CHE-1565692, og CHE-145533 samt Nebraska Center for Science forskning.
Oleic acid, 90% | Sigma Aldrich | 364525 | Technical grade |
Oleylamine, 70% | Sigma Aldrich | O7805 | Technical grade |
1-octadecene, 90% | Sigma Aldrich | O806 | Technical grade |
Acetone, >95% | Fisher | 67641 | Certified ACS |
Cesium Carbonate, 99% | Chem-Impex | 1955 | Assay |
Hexane, 98.5% | Sigma Aldrich | 178918 | Mixture of isomers |
Cyclohexane, 99.9% | Sigma Aldrich | 110827 | |
Lead(II) bromide, 98% | Sigma Aldrich | 211141 | |
Lead(II) iodide, 99% | Sigma Aldrich | 211168 |