태양광 응용 프로그램에 대 한 모든 무기 할로겐 페로 잉크를 인쇄 하는 잉크젯

Summary

합성 무기 리드 할로겐 하이브리드 페로 양자 점 잉크 잉크젯 인쇄 및 준비 하 고 게시물 특성화 기술로 잉크젯 프린터에 양자 점 잉크 인쇄 프로토콜에 대 한 프로토콜 표시 됩니다.

Abstract

광 무기 페로 양자 점 잉크 및 합성된 잉크를 사용 하는 잉크젯 프린터 증 착 방법, 합성 하는 방법을 시연 됩니다. 잉크 합성 간단한 습식된 화학 반응에 근거 하 고 잉크젯 인쇄 프로토콜은 손쉬운 단계 방법. 잉크젯 인쇄 박막 전자 전송 측정, 축 광 분광학, 광 흡수 분광학, x 선 회절에 의해 특징. 인쇄 된 양자 점 영화의 x 선 회절 (001) 방향으로 orthorhombic 실내 온도 단계와 일관 된 결정 구조를 나타냅니다. 다른 특성화 방법 함께, x-선 회절 측정 표시 고품질 영화 잉크젯 인쇄 방법을 통해 얻어질 수 있다.

Introduction

디 터 웨버 1978^1,2에 첫번째 유기-무기 하이브리드 할로겐 perovskites 합성. 약 30 년 후 2009 년에 아키 코 지 마와 공동 작업자 조작 베버, 즉 합성 같은 유기-무기 하이브리드 할로겐 perovskites를 사용 하 여 태양광 장치, 채널₃NH₃PbI₃ , 채널₃NH₃ PbBr₃³. 이러한 실험의 유기-무기 하이브리드 할로겐 perovskites 태양광 속성에 초점을 맞추고 연구의 후속 해 일 파도의 시작 했다. 2009 년 2018, 장치 전원 변환 효율 극적으로 증가 3.8³ 에서 23% 이상⁴, 유기-무기 하이브리드 할로겐 perovskites Si 기반에 비해 태양 전지를 만들기. 유기-무기 할로겐 기반 perovskites와 무기 할로겐 기반 perovskites 시작 했다 주위 2012 때 첫 번째 태양광 장치 효율은 0.9⁵측정 연구 커뮤니티에서 견인을 얻는. 2012 이후 모든 무기 할로겐 기반 perovskites 우기 길이 측정 이상 2017 연구에서 13 %Sanehira 그 외 여러분 에 의해 일부 장치 효율성 ⁶ 유기 및 무기 기반 perovskites 레이저^7,,89,10, 빛 발광 다이오드^11, 와 관련 된 응용 프로그램 들이 ^{12 , 13}, 높은 에너지 방사선 탐지¹⁴, 사진 검색^15,16, 그리고 물론 태양광 응용 프로그램^5,,1517,18 . 거의 지난 10 년간, 과학자에서 많은 다른 합성 기술이 등장 하 고 엔지니어 들이 솔루션 처리 방법에서 이르기까지 진공 증기 증 착 기법^19,,2021. 솔루션 처리 방법을 사용 하 여 합성 할로겐 perovskites는 유리 잉크 잉크젯 인쇄¹⁵에 대 한으로 쉽게 채택 될 수 있다.

1987 년에 처음 보고 태양 전지의 잉크젯 인쇄의 사용을 제시 했다. 그 이후, 과학자와 엔지니어가 매력적인 성능 특성을 가진 모든 무기 태양 전지를 성공적으로 인쇄 하는 방법을 모색 하 고 낮은 구현 비용²². 잉크젯 인쇄 태양 전지, 일반적인 진공 근거한 제조 방법 중 일부에 비해 많은 장점이 있다. 잉크젯 인쇄 방법의 중요 한 측면은 솔루션 기반 자료 잉크로 사용 됩니다. 이 다양 한 재료, 손쉬운 습식된 화학 방법으로 종합 될 수 있는 무기 페로 기반 잉크 등의 시험을 위해 문을 엽니다. 즉, 태양 전지 재료의 잉크젯 인쇄 신속한 프로토 타입을 낮은 비용 경로입니다. 또한 잉크젯 인쇄는 유연한 기판에 넓은 영역을 인쇄 하 고 대기 조건에서 낮은 온도에서 디자인으로 인쇄 할 수 있는 장점이 있습니다. 또한, 잉크젯 인쇄는 매우 현실적인 저가 롤 투 롤 구현^23,24에 대 한 허용 하는 대량 생산에 적합 합니다.

이 문서에서는, 우리는 먼저 합성 무기 페로 양자 점 잉크 잉크젯 인쇄와 관련 된 단계 설명. 다음, 우리 인쇄 및 상업적으로 사용 가능한 잉크젯 프린터를 사용 하 여 광 필름을 인쇄 하는 잉크젯에 대 한 실제 절차에 대 한 잉크를 준비 하기 위한 추가 단계를 설명 합니다. 마지막으로, 우리는 적절 한 화학 및 고품질 장치 성능에 대 한 크리스탈 구성의 영화는 되도록 필요한 인쇄 필름 특성 설명.

Protocol

주의: 진행 하기 전에 실험실의 물질 안전 데이터 시트 (MSDS)를 참조 하십시오. 이러한 합성 프로토콜에 사용 되는 화학 물질에는 건강 위험 관련 된 있다. 또한, 나노 재료는 추가 위험 그들의 대량 대응에 비해. 증기 두건 또는 글러브와 적절 한 개인 보호 장비 (보호 안경, 장갑, 실험실 외 투, 바지, 폐쇄 발가락 신발, 등)의 사용을 포함 한 nanocrystal 반응을 수행할 때 모든 적절 한 안전 관행?…

Representative Results

결정 구조 특성 결정 구조를 특성화 하는 것은 무기 perovskites의 합성에 관한 중요 합니다. X 선 회절 (XRD) 1.54 Å 파장 Cu-Kα 광원을 사용 하 여 diffractometer에 실내 온도에 공기에서 수행 되었다. 그림 8에서 같이 CsPbBr3 양자 점 잉크에 대 한 실내 온도 orthorhombic 크리스탈 구조에 연결 되어야 위의…

Discussion

최종 인쇄 된 필름에 영향을 주는 잉크젯 인쇄 프로세스에 관련 된 많은 매개 변수가 있습니다. 이 프로토콜의 범위를 벗어납니다 매개 변수들의 토론 하지만이 프로토콜 솔루션 기반 합성 및 증 착 방법에 초점을 맞추고, 그것은 다른 유명한 솔루션 기반 증 착 방법에 짧은 비교를 주고 적절 한:는 스핀 코팅 방법 그리고 닥터 블레이드 방법.

스핀 코팅 방법 매우 빠르고, 균일…

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