Струйная печать всех неорганических галоидных перовскита красок для фотоэлектрических приложений
Summary
Протокол для синтеза неорганических свинец галоидных гибрид перовскита Квантовая точка чернила для струйной печати и протокол для подготовки и печати чернила Квантовая точка в струйном принтере с поста характеристика методов представлены.
Abstract
Метод синтеза фотоактивного неорганических перовскита Квантовая точка краски и метод осаждения струйный принтер, использование синтезированных красок, демонстрируются. Чернила синтез основывается на простой влажной химической реакции и протокол печати струйных является поверхностным методом шаг за шагом. Струйных печатных тонких пленок характеризовались дифракции рентгеновских лучей, спектроскопия оптического поглощения, фосфорная спектроскопии и транспортных электронных измерений. Рентгеновской дифракции фильмов печатных Квантовая точка указывает Кристаллическая структура соответствует фазе ромбическая комнатной температуры с ориентацией (001). В сочетании с другими методами характеристика рентгеновской дифракции измерения показывают высокое качество фильмов можно получить с помощью метода струйной печати.
Introduction
Дитер Вебер синтезирован первый органо неорганических гибридных галоидных перовскитов в 1978 году1,2. Примерно 30 лет спустя в 2009 году, Акихиро Kojima и коллаборационистов сфабрикованы фотоэлектрических устройств, используя же органо неорганических гибридных галоидных перовскитов синтезируется Вебер, а именно, CH3NH3PbI3 и CH3NH3 PbBr33. Эти эксперименты были началом последующих исследований, посвященных фотоэлектрическую свойства органо неорганических гибридных галоидных перовскитов волну. С 2009 года до 2018 года, эффективности преобразования энергии устройства резко увеличилась с 3,8%3 более 23%4, делая органо неорганических гибридных галоидных перовскитов сопоставимых на основе Si солнечных батарей. Как с органо неорганических галогенид основе перовскитов, неорганических галогенид основе перовскитов начал набирает обороты в научно-исследовательское сообщество около 2012 года, когда первый эффективность фотоэлектрических устройств была измерена 0.9%5. Начиная с 2012 года все неорганических галогенид основе перовскитов прошли долгий путь с некоторых устройств эффективность измеряется быть более 13% как в 2017 году исследовании Sanehira et al. 6 на основе органических и неорганических перовскитов найти приложения, относящиеся к лазеры7,8,9,10, легкие светоиспускающие диоды11, 12 , 13, обнаружения излучения высокой энергии14, Фото обнаружения15,16и конечно фотоэлектрических приложений5,15,17,18 . За почти десятилетие много методов синтеза различных появились от ученых и инженеров, начиная от методы решения обрабатываются в вакууме паров осаждения техники19,,2021. Галоидных перовскитов, синтезируются с помощью метода обработки решение выгодно как они легко могут быть использованы как чернила для струйной печати15.
В 1987 году первый сообщили, что использование струйной печати солнечных элементов был представлен. С тех пор ученые и инженеры искали способы успешно печать всех неорганических солнечных батарей с привлекательными эксплуатационными свойствами и низкой реализации по цене22. Есть много преимуществ для струйной печати солнечных элементов, по сравнению с некоторых общих методов вакуума основаны изготовления. Важным аспектом метода струйной печати является, что материалы на основе решения используются в качестве краски. Это открывает двери для испытания различных материалов, например неорганических перовскита красок, которые могут быть синтезированы снисходительный мокрой химических методов. Другими словами струйная печать фотоэлемент материалов является лоу кост маршрут для быстрого прототипирования. Струйной печати также имеет преимущества в состоянии напечатать большие площади на гибких подложках и печать дизайн при низких температурах в атмосферных условиях. Кроме того струйная печать очень подходит для массового производства, позволяющие реалистичные низкой стоимости рулонов осуществление23,24.
В этой статье мы сначала обсудить шаги, связанные с синтезировать неорганические перовскита Квантовая точка чернила для струйной печати. Затем мы опишем дополнительные шаги для приготовления красок для печати и фактической процедуры для струйной печати фотоактивного фильм использование коммерчески доступных струйный принтер. Наконец мы обсуждаем характеристика печатные фильмов, которая необходима для обеспечения надлежащего химического и кристалл состава для производительности устройства высокого качества фильмов.
Protocol
Representative Results
Discussion
Существует множество параметров, участвующих в процессе печати струйных, который влияет на окончательный печатной пленки. Обсуждение всех этих параметров выходит за рамки настоящего Протокола, но этот протокол ориентируется на решение на основе синтеза и метод осаждения, представляе…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана национального научного фонда, через MRSEC Небраска (Грант DMR-1420645), ЧЕ-1565692 и Че-145533, а также Небраска центр энергетических исследований науки.
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).
