حبر الطباعة كل الأحبار بيروفسكيتي هاليد غير العضوية من أجل التطبيقات الضوئية
Summary
يتم عرض بروتوكول لتوليف هاليد الرصاص غير العضوية المختلطة بيروفسكيتي الكم دوت أحبار الطباعة النافثة للحبر والبروتوكول المتعلق بإعداد وطباعة أحبار دوت الكم في طابعة نافثة لحبر مع تقنيات توصيف الوظائف.
Abstract
أسلوب لتوليف أحبار دوت الكم فوتواكتيفي بيروفسكيتي غير العضوية وطريقة ترسب طابعة النافثة لحبر، باستخدام الأحبار المركبة، وأظهرت. تركيب الحبر يستند إلى تفاعل كيميائي بسيط رطب وبروتوكول الطباعة النافثة للحبر أسلوب خطوة بخطوة سهلة. طباعة نفث الحبر الأغشية الرقيقة اتسمت مطيافية الامتصاص البصرية والتحليل الطيفي photoluminescent، حيود الأشعة السينية وقياسات النقل الإلكتروني. حيود الأشعة السينية من الأفلام دوت الكم المطبوع يشير إلى بنية بلورية تمشيا مع مرحلة أورثورهومبيك درجة حرارة الغرفة مع التوجه (001). بالتزامن مع أساليب تحديد خصائص أخرى، تظهر القياسات حيود الأشعة السينية ذات جودة عالية ويمكن الحصول على الأفلام من خلال أسلوب الطباعة النافثة للحبر.
Introduction
ديتر فيبر توليفها العضوية غير العضوية المختلطة هاليد بيروفسكيتيس الأولى في 19781،2. تقريبا 30 عاماً في وقت لاحق في عام 2009، كوجيما اكيهيرو والمتعاونين ملفقة الأجهزة الضوئية باستخدام نفس العضوية غير العضوية المختلطة هاليد بيروفسكيتيس توليفها من قبل فيبر، هي والفصل3NH3PbI3 CH3NH3 3ببر3. هذه التجارب كانت بداية موجه المد اللاحقة من البحوث التي تركز على الخصائص الضوئية للعضوية غير العضوية المختلطة هاليد بيروفسكيتيس. من 2009 إلى 2018، الجهاز كفاءة تحويل الطاقة زيادة كبيرة من 3.8%3 إلى ما يزيد على 23%4، مما يجعل العضوية غير العضوية المختلطة هاليد بيروفسكيتيس خلايا شمسية قابلة للمقارنة لبناء الاشتراكية. بيروفسكيتيس المستندة إلى هاليد العضوية غير العضوية، بدأت بيروفسكيتيس المستندة إلى هاليد غير العضوية تكتسب الجر في الأوساط البحثية حوالي عام 2012 عندما تم قياس كفاءة الأجهزة الضوئية الأولى أن تكون 0.9%5. منذ عام 2012 بيروفسكيتيس المستندة إلى هاليد غير العضوية كافة قد قطعت شوطا مع بعض جوانب الكفاءة الجهاز يقاس سانيهيرا وآخرون أن ما يزيد على 13 في المائة كما هو الحال في دراسة عام 2017 6 كلا من بيروفسكيتيس على أساس العضوية وغير العضوية على أساس البحث عن التطبيقات المتصلة بالليزر7،،من89،10، الخفيفة التي ينبعث منها قدر الثنائيات11، 12 , 13والطاقة العالية الإشعاع الكشف عن14وصور الكشف عن15،16والتطبيقات الضوئية بالطبع5،،من1517،18 . على مدى العقد الماضي تقريبا، برزت العديد من تقنيات التوليف مختلفة من العلماء والمهندسين تتراوح بين أساليب حل المجهزة لفراغ بخار ترسب تقنيات19،،من2021. بيروفسكيتيس هاليد تصنيعه باستخدام أسلوب معالجة الحل مفيدة كما أنها يمكن أن تستخدم بسهولة كأحبار لطباعة15النافثة للحبر.
في عام 1987، ذكرت الأول عرض استخدام الطباعة النافثة للحبر للخلايا الشمسية. ومنذ ذلك الحين، سعى العلماء والمهندسين طرق لطباعة كافة الخلايا الشمسية غير العضوية مع خصائص الأداء جذابة بنجاح وتنفيذ منخفضة تبلغ22. وهناك العديد من المزايا للخلايا الشمسية الطباعة النافثة للحبر، بالمقارنة ببعض الأساليب فراغ التصنيع على أساس مشترك. جانبا هاما من أسلوب الطباعة النافثة للحبر أن تستخدم المواد المستندة إلى الحل كأحبار. وهذا يفتح الباب لمحاكمات العديد من مواد مختلفة، مثل الأحبار المستندة إلى بيروفسكيتي غير العضوية، التي يمكن تجميعها من قبل الأساليب الكيميائية الرطبة سهلة. وبعبارة أخرى، الطباعة النافثة للحبر للخلايا الشمسية مواد مسار منخفض التكلفة للنماذج الأولية السريعة. أيضا مزايا الطباعة النافثة للحبر للتمكن من طباعة مساحات كبيرة على ركائز مرنة والطباعة حسب التصميم عند درجات حرارة منخفضة في الأحوال الجوية. وعلاوة على ذلك، يتم الطباعة النافثة للحبر عالية مناسبة للإنتاج بالجملة مما يسمح للتنفيذ باللفة منخفضة التكلفة واقعية23،24.
في هذه المقالة، نحن أولاً مناقشة الخطوات التي تنطوي عليها مع توليف بيروفسكيتي غير العضوية الكم دوت أحبار الطباعة النافثة للحبر. ثم يصف لنا الخطوات الإضافية لإعداد أحبار الطباعة والإجراءات الفعلية لحبر الطباعة فيلما فوتواكتيفي باستخدام طابعة نفث حبر متوفرة تجارياً. وأخيراً، نحن نناقش وصف الأفلام المطبوعة التي تعد ضرورية لضمان الأفلام الكيميائية المناسبة وتشكيل الكريستال عالية الجودة للأداء للجهاز.
Protocol
Representative Results
Discussion
هناك العديد من معلمات تشارك في عملية الطباعة النافثة للحبر التي تؤثر على الفيلم المطبوعة النهائية. مناقشة جميع تلك المعلمات خارج نطاق هذا البروتوكول، ولكن كما يركز هذا البروتوكول على توليف القائم على الحل وطريقة الترسيب، فمن المناسب إعطاء مقارنة قصيرة لأساليب ترسب على أساس الحل معروفة أ…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل “المؤسسة الوطنية للعلوم”، من خلال مرسيك نبراسكا (هيئة الهجرة واللاجئين منحة–1420645)، وتشي-1565692، وتشي-145533، فضلا عن مركز نبراسكا “بحوث علوم الطاقة”.
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 |
Riferimenti
- Weber, D. CH3NH3PbX3, ein Pb(II)-System mit kubischer Perowskitstruktur / CH3NH3PbX3, a Pb(II)-System with Cubic Perovskite Structure. Zeitschrift für Naturforschung B. 33, 1443-1445 (1978).
- Weber, D. ( x = 0-3 ), ein Sn ( II ) -System mit kubischer Perowskitstruktur. Zeitschrift für Naturforschung B. 33, 862-865 (1978).
- Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., Miyasaka, T. Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells. Journal of the American Chemical Society. 131, 6050-6051 (2009).
- . National Renewable Energy Laboratory NREL Best Research-Cell Efficiencies Available from: https://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart.png (2018)
- Chen, Z., Wang, J. J., Ren, Y., Yu, C., Shum, K. Schottky solar cells based on CsSnI 3 thin-films. Applied Physics Letters. 101 (9), 93901 (2012).
- Sanehira, E. M., et al. Enhanced mobility CsPbI 3 quantum dot arrays for record-efficiency, high-voltage photovoltaic cells. Science Advances. 3 (10), 4204 (2017).
- Jia, Y., Kerner, R. A., Grede, A. J., Rand, B. P., Giebink, N. C. Continuous-wave lasing in an organic-inorganic lead halide perovskite semiconductor. Nature Photonics. 11 (12), 784-788 (2017).
- Eaton, S. W., et al. Lasing in robust cesium lead halide perovskite nanowires. Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (8), 1993 (2016).
- Yakunin, S., et al. Low-threshold amplified spontaneous emission and lasing from colloidal nanocrystals of caesium lead halide perovskites. Nature Communications. 6, 1-8 (2015).
- Fu, Y., et al. Broad Wavelength Tunable Robust Lasing from Single-Crystal Nanowires of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX3, X = Cl, Br, I). ACS Nano. 10 (8), 7963-7972 (2016).
- Jeong, B., et al. All-Inorganic CsPbI 3 Perovskite Phase-Stabilized by Poly(ethylene oxide) for Red-Light-Emitting Diodes. Advanced Functional Materials. , 1706401 (2018).
- Pan, J., et al. Bidentate Ligand-Passivated CsPbI3Perovskite Nanocrystals for Stable Near-Unity Photoluminescence Quantum Yield and Efficient Red Light-Emitting Diodes. Journal of the American Chemical Society. 140 (2), 562-565 (2018).
- Xiao, Z., et al. Efficient perovskite light-emitting diodes featuring nanometre-sized crystallites. Nature Photonics. 11 (2), 108-115 (2017).
- Stoumpos, C. C., et al. Crystal growth of the perovskite semiconductor CsPbBr3: A new material for high-energy radiation detection. Crystal Growth and Design. 13 (7), 2722-2727 (2013).
- Ilie, C. C., et al. Inkjet printable-photoactive all inorganic perovskite films with long effective photocarrier lifetimes. Journal of Physics Condensed Matter. 30 (18), (2018).
- Shoaib, M., et al. Directional Growth of Ultralong CsPbBr3Perovskite Nanowires for High-Performance Photodetectors. Journal of the American Chemical Society. 139 (44), 15592-15595 (2017).
- Swarnkar, A., et al. Quantum dot-induced phase stabilization of a-CsPbI3 perovskite for high-efficiency photovoltaics. Science. 354 (6308), 92-96 (2016).
- Kumar, M. H., et al. Lead-free halide perovskite solar cells with high photocurrents realized through vacancy modulation. Advanced Materials. 26 (41), 7122-7127 (2014).
- Burschka, J., et al. Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells. Nature. 499 (7458), 316-319 (2013).
- Dirin, D. N., Cherniukh, I., Yakunin, S., Shynkarenko, Y., Kovalenko, M. V. Solution-Grown CsPbBr 3 Perovskite Single Crystals for Photon Detection. Chemistry of Materials. 28 (23), 8470-8474 (2016).
- Zhou, H., et al. Vapor Growth and Tunable Lasing of Band Gap Engineered Cesium Lead Halide Perovskite Micro/Nanorods with Triangular Cross Section. ACS Nano. 11 (2), 1189-1195 (2017).
- Teng, K. F., Vest, R. W. Application of Ink Jet Technology on Photovoltaic Metallization. IEEE Electron Device Letters. 9 (11), 591-593 (1988).
- Habas, S. E., Platt, H. a. S., van Hest, M. F. A. M., Ginley, D. S. Low-Cost Inorganic Solar Cells: From Ink To Printed Device. Chemical Reviews. 110 (11), 6571-6594 (2010).
- Leenen, M. A. M., Arning, V., Thiem, H., Steiger, J., Anselmann, R. Printable electronics: Flexibility for the future. Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science. 206 (4), 588-597 (2009).
- Koolyk, M., Amgar, D., Aharon, S., Etgar, L. Kinetics of cesium lead halide perovskite nanoparticle growth; focusing and de-focusing of size distribution. Nanoscale. 8 (12), 6403-6409 (2016).
- Palazon, F., Di Stasio, F., Lauciello, S., Krahne, R., Prato, M., Manna, L. Evolution of CsPbBr 3 nanocrystals upon post-synthesis annealing under an inert atmosphere. Journal of Materials Chemistry C. 4 (39), 9179-9182 (2016).
- Scherrer, P. Bestimmung der Größe und der inneren Struktur von Kolloidteilchen mittels Röntgenstrahlen. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse. 2, 98-100 (1918).
- Shekhirev, M., Goza, J., Teeter, J., Lipatov, A., Sinitiskii, A. Synthesis of Cesium Lead Halide Quantum Dots. Journal of Chemical Education. 94 (8), 1150-1156 (2017).
