用于光伏应用的喷墨打印所有无机舱齐德 perovskite 油墨
Summary
介绍了一种用于喷墨打印的无机-铅卤化物混合量子点油墨合成协议, 以及利用后表征技术在喷墨打印机中制备和打印量子点油墨的协议。
Abstract
介绍了一种利用合成的油墨合成光活性无机钙钛矿量子点油墨的方法和喷墨打印机沉积方法。油墨的合成是建立在简单的湿化学反应的基础上的, 喷墨打印协议是一种简单的分步方法。采用 x 射线衍射、光学吸收光谱、光致发光光谱和电子传输测量等方法对喷墨打印薄膜进行了表征。印刷量子光片的 x 射线衍射表明, 其晶体结构与正交室温相一致, 方向 (001)。结合其他表征方法, x 射线衍射测量表明, 通过喷墨打印方法可以获得高质量的薄膜。
Introduction
1978年, 节食者韦伯合成了第一颗有机-无机混合卤化物橄榄石.大约30年后的 2009年, kojima Akihiro 和合作者使用 weber 合成的相同有机-无机混合卤化物橄榄石, 即 ch3nh3 pbi3和 ch3nh3, 共同合作者制造光伏设备.pbbr33。这些实验是随后研究浪潮的开始, 重点是有机-无机混合卤化物橄榄石的光伏特性。从 2009年到2018年, 器件功率转换效率从 3.8% 3 大幅提高到 23% 以上 4, 使有机-无机混合卤化物橄榄石与硅基太阳能电池相当。与有机-无机卤化物型钙钛一样, 无机卤化物型钙钛在2012年前后开始在研究界获得吸引力, 当时第一台光伏器件的效率为 0.9% 5.自2012年以来, 所有无机卤化物的 perovskites 都取得了长足的发展, 与 sanehira 等人2017年的研究报告一样, 一些设备效率被测量到超过 13% .6基于有机和无机的 perovskites 都有与激光7、8、9、10、发光二极管11、12,13、高能辐射检测14, 照片检测15,16, 当然光伏应用5,15,17,18.在过去的近十年中, 科学家和工程师出现了许多不同的合成技术, 从溶液处理方法到真空气相沉积技术,都有 19、20、21。采用溶液处理法合成的卤化物钙钛矿是有利的, 因为它们很容易被用作喷墨打印的油墨15。
1987年, 首次报告了使用喷墨打印太阳能电池的情况。此后, 科学家和工程师们一直在寻找成功打印所有具有有吸引力性能和低实施成本的无机太阳能电池的方法.与一些常见的真空基制造方法相比, 喷墨打印太阳能电池有许多优点。喷墨打印方法的一个重要方面是使用基于溶液的材料作为油墨。这为许多不同材料的试验打开了大门, 例如无机钙钛盐基油墨, 这些油墨可以通过简单的湿法合成。换句话说, 太阳能电池材料的喷墨打印是快速成型的低成本途径。喷墨打印还具有能够在柔性基板上打印大片区域的优点, 并可在大气条件下通过设计进行打印。此外, 喷墨打印非常适用于批量生产, 允许现实的低成本轧辊到轧辊实现23,24。
本文首先讨论了合成喷墨打印用无机钙钛矿量子点油墨的步骤。然后, 我们描述了准备印刷油墨的其他步骤, 以及使用市售喷墨打印机打印光敏胶片的实际步骤。最后, 我们讨论了印刷薄膜的表征, 这对于确保薄膜具有适当的化学和晶体成分以实现高质量的器件性能是必要的。
Protocol
Representative Results
Discussion
喷墨打印过程中涉及许多参数, 这些参数会影响最终的印刷胶片。对所有这些参数的讨论超出了本议定书的范围, 但由于该协议侧重于基于溶液的合成和沉积方法, 因此应与其他著名的基于溶液的沉积方法进行简短的比较:自旋涂布法和医用叶片法。
自旋涂装方法速度快, 薄膜均匀, 成本低。通过调整旋转涂布机的粘度和转速, 可以改变薄膜厚度。众所周知, 自旋涂层是非常浪费?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作得到了国家科学基金会的支持, 通过内布拉斯加州 mrsec (grant dmr-1420645)、che-1565692 和 che-145533 以及内布拉斯加州能源科学研究中心。
Materials
| 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 |
References
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