Name: monovalent cation doping of ch3nh3pbi3 for efficient perovskite solar cells
Uploaded: 2017-03-19T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells at JoVE.com

M. Abdi-Jalebi grazie Nava Technology Limited per una borsa di studio di dottorato. MI Dar e M.Grätzel ringraziano la King Abdulaziz City per la scienza e la tecnologia (KACST) e la National Science Foundation svizzero (FNS) per il sostegno finanziario. Gli autori desiderano ringraziare il Dr. Pierre Mettraux nel Molecolare e ibrida materiali Caratterizzazione Center, EPFL per la realizzazione delle misure di XPS. A.Sadhanala riconosce con gratitudine il sostegno finanziario al progetto Indo-UK APEX. SP Senanayak riconosce la Royal Society di Londra per la Newton Fellowship. RH Amico, M. Abdi-Jalebi, e A. Sadhanala vorrebbero riconoscere il sostegno da parte del EPSRC.

1. Sintesi e la deposizione di Pristine e basati Additive CH 3 NH 3 PBI 3 NOTA: Tutte le soluzioni sono state preparate all&#39;interno di un vano portaoggetti di argon in condizioni all&#39;umidità e ossigeno controllato (H 2 O Level: &lt;1 ppm e O 2 Livello: &lt;10 ppm). <ol><li> Sciogliere 553 mg (1,2 M) di PBI 2 in 1 mL di N, N -dimethylformamide (DMF) sotto agitazione a 80 ° C. </li><li> Aggiungere 0,02 M di alogenuri di cationi monovalenti alla soluzione PBI 2. </li><li> Spin-coat risultante soluzione trasparente gialla sul substrato (ad esempio, mesoporosi-TiO 2) per 30 s a 6.500 rpm con una rampa di 4,000 rpm. </li><li> Cuocere i film su una piastra riscaldante a 80 ° C per 30 min. </li><li> Sciogliere 40 mg di ioduro (MAI) in 5 ml di isopropanolo. </li><li> Spin-coat una quantità sufficiente di soluzione MAI sui risultanti film ioduro di piombo con un ProtoC in due fasiolo che comprende 45 s di tempo di caricamento seguita da 20 s di filatura a 4.000 giri. </li><li> Ricuocere i film perovskite di spin-rivestito su una piastra riscaldante a 100 ° C per 45 min. </li></ol> 2. Fabrication celle solari <ol><li> preparazione del sottofondo <ol><li> Motivo ossido di stagno drogato con fluoro (FTO) Vetro Rivestiti. <ol><li> Coprire l&#39;area attiva del vetro FTO con nastro adesivo semitrasparente. </li><li> Versare la polvere di zinco (Zn) sulle zone scoperte dei substrati FTO. </li><li> Preparare 2 M di acido cloridrico (HCl) in acqua distillata. </li><li> Versare la soluzione HCl sulla parte del vetro FTO che è coperto di Zn in polvere. </li><li> Lavare il FTO con acqua e rimuovere il nastro. </li></ol></li><li> Pulizia dei substrati <ol><li> Lavare il vetro FTO utilizzando 2% (w / v) di detersivo. </li><li> Sonicare i substrati incisi FTO in acetone e isopropanolo (IPA) per 10 minuti. </li><li> Trattare i substrati FTO con una ultraviolet / O 3 pulitore per 15 min. </li></ol></li></ol></li><li> Deposizione di uno strato buco blocco <ol><li> Aggiungere 0,6 ml di bis titanio diisopropoxide (acetilacetonato) (TAA) in 7 ml di IPA. </li><li> Mettere i substrati FTO puliti e modellata su una piastra riscaldante a 450 ° C e coprire l&#39;area di contatto prima del riscaldamento. </li><li> Spruzzare la soluzione pirolisi TAA sulla zona scoperta usando O 2 come gas di trasporto. </li><li> Lasciare i campioni a 450 ° C per 30 min. </li></ol></li><li> Deposizione di uno strato di trasporto di elettroni <ol><li> Diluire il commerciale TiO2 pasta (dimensione delle particelle di 30 nm) con etanolo (2: 7, il rapporto peso). </li><li> Omogeneizzare la diluizione TiO 2 da sonicazione per 30 min. </li><li> Spin-coat la diluizione Titania sui campioni preparati con compatti TiO 2 strati per 30 s a 5.000 giri con una rampa di 2.000 giri al minuto. </li><li> Ricuocere i film titania a 500 ° C per 30min. </li><li> Trattare i risultanti mesoporosi TiO 2 film in una soluzione 40 mM di TiCl 4 in acqua distillata a 70 ° C per 20 min. </li><li> Ricottura dei film -treated TiCl 4 a 450 ° C per 30 min. </li></ol></li><li> Deposizione dello strato perovskite NOTA: I substrati FTO con strati di titanio sono stati trasferiti ad un dry box-aria con umidità &lt;1% per il resto del processo di fabbricazione. <ol><li> Spin-coat le soluzioni preparate piombo ioduro (con e senza droganti) sullo TiO mesoporosa 2 per 30 s a 6.500 giri con una rampa di 4.000 giri al minuto. </li><li> Cuocere i film su una piastra riscaldante a 80 ° C per 30 min. </li><li> Spin-coat una quantità sufficiente di soluzione MAI nelle risultanti film ioduro di piombo usando un protocollo a due fasi che comprende 45 s di tempo di caricamento seguite da filatura per 20 s a 4.000 rpm con una rampa di 2,000 rpm. </li><li> Ricottura dei film perovskite di spin-rivestito su un hotplate a 100 ° C per 45 min. </li></ol></li><li> Deposizione dello strato di trasporto buco <ol><li> Aggiungere 72,3 mg di spiro-OMeTAD a 1 ml di clorobenzene e agitare fino a quando la soluzione diventa trasparente. </li><li> Ottenere una soluzione stock di bis (trifluoromethylsulphonyl) imide (LiTFSI) con l&#39;aggiunta di 520 mg di LiTFSI in acetonitrile. </li><li> Aggiungere 17,5 ml di soluzione madre LiTFSI e 28,8 ml di 4- ter -butylpyridine (TBP) alla soluzione spiro-OMeTAD. </li><li> Spin-coat la soluzione di cui sopra per 30 s a 4.000 giri con una rampa di 2.000 giri al minuto. </li></ol></li><li> Evaporazione termica del contatto superiore <ol><li> Mascherare i campioni e metterli nella camera a vuoto dell&#39;evaporatore. </li><li> Far evaporare 80 nm d&#39;oro ad una velocità di 0,01 nm / s. </li></ol></li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

Un&#39;architettura tipica di celle solari perovskite mesoscopiche stato utilizzato in questo lavoro, dove una serie di materiali erano spin-rivestito tra un substrato conduttore e un contatto metallico termicamente evaporato (Figura 1). I mesoporosi TiO 2 strati sono stati trattati con TiCl 4, che è segnalato per passivare le trappole di superficie e per migliorare l&#39;interfaccia tra lo strato di trasporto di elettroni ed il materiale assorbitore 21, 22. Lo strato perovskite è stata poi depositato utilizzando una tecnica di deposizione in due fasi sequenziali. La conversione completa di alogenuro conducono perovskite nel secondo passo è essenziale per ottenere il massimo assorbimento della luce 16, 17, e abbiamo dimostrato che gli additivi alogenuri catione monovalente (ad esempio, NaI e CuBr) determinare una conversione completa. Inoltre, la copertura completa dello strato titania mesoporosa with la perovskite over-strato è vitale per eliminare potenziali ricombinazione tra il livello di trasporto foro (ad esempio, Spiro OMETAD) e lo strato di trasporto degli elettroni (per esempio, mesoporosa TiO 2) 23. Abbiamo illustrato che l&#39;aggiunta gli alogenuri catione monovalente (ad esempio, cui e AGI) può migliorare la copertura della superficie dello strato perovskite tappatura, che porta ad una tensione a circuito aperto superiore per il dispositivo. Il vantaggio principale del nostro metodo è la fase di drogaggio, dove abbiamo incorporato cationi monovalenti in CH 3 NH 3 PBI 3 struttura per migliorare la densità delle cariche, trasporto di carica, e la conducibilità dello strato di assorbimento. Come indicato nella sezione precedente, i droganti suddette significativamente migliorati sia l&#39;elettrone e la mobilità dei fori. Inoltre, una notevole diminuzione dell&#39;energia di attivazione trasporto di carica, così come nel disordine energetico delle Perovskipellicola te, è stato ottenuto monovalente doping cationico. In questo lavoro, abbiamo dimostrato un metodo per drogare CH 3 NH 3 PBI 3 come strato assorbente nel mesoscopica perovskite struttura delle celle solari. Monovalenti alogenuri cazione sono stati usati per regolare le proprietà morfologiche, ottiche, elettriche e di CH 3 NH 3 PBI 3 film di perovskite, al fine di migliorare le prestazioni del fotovoltaico. Pertanto, abbiamo incorporato tre differenti cationi monovalenti (cioè, Na +, Cu + e Ag +), che hanno simili raggi ionici al Pb 2+, nella fonte di piombo nella sequenziale deposizione di due fasi di CH 3 NH 3 PBI 3 . Come risultato, un notevole miglioramento delle proprietà strutturali ed optoelettroniche di CH 3 NH 3 PBI 3 avvenuta alla presenza di questi additivi, portando a PCEs elevati per le celle solari fabbricate. Pertanto, il nostro lavoro highlights un modo facile di drogaggio del CH 3 NH 3 PBI 3 come strato assorbente, che può essere utilizzato in tutte le altre configurazioni di celle solari perovskite (ad esempio, l&#39;architettura planare) al fine di migliorare ulteriormente la qualità elettronica di film sottili perovskite. I dati alla base di questo documento sono disponibili presso: https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/260187.

Attualmente, la porzione dominante del fabbisogno energetico del mondo (cioè, 85%) è alimentato dalla combustione di petrolio, carbone e gas naturale, che facilita il riscaldamento globale e ha effetti deleteri sul nostro ambiente 1. Pertanto, lo sviluppo di CO 2 fonti neutrale di energia è di interesse fondamentale. Il fotovoltaico (PV) è un processo di conversione di energia ideale in grado di soddisfare questo requisito. Tuttavia, il costo e l&#39;efficienza, come i principali ostacoli alla vasta adozione della tecnologia fotovoltaica, deve essere migliorato. Emergenti tecnologie fotovoltaiche basate su nuovi materiali, come perovskite celle solari (PSC), hanno la combinazione di minori costi e maggiore efficienza. Questo risultato è ottenuto attraverso l&#39;utilizzo di materiali economici che sono prontamente disponibili, così come attraverso veloce, facile e percorsi di lavorazione a bassa energia rispetto alle controparti a base di silicio 2, 3,4. Un notevole miglioramento nella efficienza di conversione di potenza (PCE), dal 3,8% ad oltre il 22%, è stato riportato per ibridi organici-inorganici perovskite alogenuri vantaggio dalla sua prima apparizione in architettura PV 5, 6, 7, 8. Tale prestazione superba nasce dalla forte assorbimento della luce con una fascia di punta estremamente tagliente, il bassissimo disturbo energico, gli eccitoni debolmente legati che si dissociano facilmente in vettori liberi con grandi lunghezze di diffusione, e la capacità di riciclaggio fotone di ibrido organico-inorganico alogenuro piombo perovskite 9, 10, 11, 12. Questi materiali sono classificati nella famiglia perovskite, che cristallizza da sali di alogenuri e ioduri metallici organici per formare cristalli nelle ABX 3 </sub&gt; Struttura, dove X è un anione e A e B sono cationi di diverse dimensioni (A è maggiore di B). cationi riportato per il Un sito includono metilammonio (MA), formamidinium (FA), e cesio (Cs); una combinazione di questi cationi mostra la più alta 13 prestazioni, 14. Inoltre, il candidato principale per il catione bivalente nel sito B è il piombo, che può essere sostituito da stagno; bandgap può essere successo rosso-spostato a oltre 1.000 nm in un piombo-stagno mescolato perovskite 15. Analogamente, gli occupanti X-site sono stati studiati approfonditamente, se una miscela di ioduro (I) e bromuro (Br) sono stati introdotti come candidati principali 16, 17. Pertanto, è altamente plausibile per manipolare le proprietà strutturali, morfologiche e optoelettronici di perovskiti alterando la loro composizione chimica. Nonostante il fatto che la maggiore crystaqualità lline e l&#39;uniformità macroscopica del film perovskite sono parametri fondamentali per realizzare dispositivi efficienti 18, l&#39;impatto dei confini tra i domini policristallini, l&#39;origine e il ruolo dei difetti elettronici nei assorbitori perovskite, e il ruolo degli strati di raccolta di carica su processi di perdita nelle celle solari perovskite non sono ancora ben compresi. Per quanto riguarda la natura dei difetti elettronici nella struttura perovskite, è stato riportato che molti dei difetti quali I o Pb vacanti, portare a stati che sono molto vicini o all&#39;interno del continuum di stati nelle bande di conduzione e di valenza, che potrebbe avere un impatto elettronico negativo sui dispositivi fotovoltaici 19. Inoltre, una forte interazione covalente tra cationi e anioni piombo ioduro nel piano perovskite può portare alla presenza di difetti intrinseci (ad esempio, sotto-coordinato dimeri Pb e I trimeri), che potrebbe creatsiti e all&#39;interno della banda bordo che agiscono come centri di ricombinazione carica durante il funzionamento del dispositivo 20. Qui, si indaga l&#39;impatto del doping CH 3 NH 3 PBI 3 perovskite con alogenuri di cationi monovalenti, tra Na +, Cu + e Ag +, ioni metallici in basso a valenza rispetto Pb 2+. Abbiamo quindi inserire questi cationi attraverso l&#39;aggiunta di una quantità razionale di loro sali alogenuri-based (ad esempio, NaI, CuBr, CuI, e AgI) nella soluzione perovskite precursore. Questi cationi hanno raggi ionici simile al Pb 2+, così doping sostitutiva all&#39;interno del cristallo è probabile. Abbiamo dimostrato che la presenza di questi cationi influenza fortemente sia la morfologia e la copertura dello strato di perovskite. Inoltre, la presenza di questi cationi (ad esempio, Na + e Ag +) è stata confermata mediante raggi X spettroscopia fotoelettronica (XPS), e un significancambiamento t nel livello di Fermi di perovskite è stata misurata da Kelvin forza microscopia a sonda (KPFM). Incorporando questi cationi in celle solari perovskite sequenzialmente depositati, abbiamo ottenuto un miglioramento dell&#39;efficienza fotovoltaico di PSC (15,6% confronto al 14%). Pertanto, è molto essenziale per migliorare le proprietà strutturali e optoelettroniche dello strato di assorbimento (p.es., perovskite) in architettura celle solari per massimizzare il trasporto di carica e passivare le trappole superficiali al fine di raggiungere il massimo delle prestazioni PV.

<table><tbody><tr><td>Fluorine doped Tin Oxide (FTO)-coated glass</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>735264-1EA</td><td>Resistivity&amp;asymp;13 &amp;Omega;/sq</td></tr><tr><td>Zinc powder</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>96454</td><td>Molecular Weight 65.39&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Hydrochloric acid&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>84415</td><td>&amp;ge;37 wt. %</td></tr><tr><td>Hellmanex detergent&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>Z805939-1EA</td><td>pkg of 1 L&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Titanium diisopropoxide bis(acetylacetonate)&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>325252</td><td>75&amp;nbsp;wt. % in isopropanol</td></tr><tr><td>Titania Paste</td><td>DYESOL</td><td>MS002300</td><td>30 NR-D Transparent Titania Paste</td></tr><tr><td>Lead(II) iodide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>211168</td><td>99 wt. %</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;N,N&lt;/em&gt;-Dimethylformamide&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>437573</td><td>ACS reagent, &amp;ge;99.8%</td></tr><tr><td>Methylammonium iodide</td><td>DYESOL</td><td>MS101000</td><td>Powder&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>SpiroMeOTAD</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>792071</td><td>99% (HPLC)</td></tr><tr><td>Bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>544094</td><td>99.95% trace metals basis&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>4-&lt;em&gt;tert&lt;/em&gt;-Butylpyridine</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>142379</td><td>Purity: 96%</td></tr><tr><td>Chlorobenzene</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>284513</td><td>anhydrous, 99.8%</td></tr><tr><td>2-Propanol (IPA)</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>278475</td><td>anhydrous, 99.5%&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>2860</td><td>absolute alcohol, without additive, &amp;ge;99.8%</td></tr></tbody></table>

monovalent cation doping of ch3nh3pbi3 for efficient perovskite solar cells

Qui, dimostriamo l&#39;incorporazione di additivi cationi monovalenti in CH 3 NH 3 PBI 3 perovskite per regolare l&#39;ottica, eccitonico, e proprietà elettriche. La possibilità di doping è stata studiata con l&#39;aggiunta di monovalenti alogenuri cazione con simili raggi ionici a Pb 2+, inclusi Cu +, Na +, e Ag +. Un cambiamento nel livello di Fermi e una notevole diminuzione di assorbimento ottico sub-bandgap, insieme con un disturbo minore energetico nel perovskite, è stato raggiunto. Un miglioramento ordine di grandezza della mobilità buco di massa e una significativa riduzione di energia di attivazione trasporto all&#39;interno di un dispositivo di perovskite additivo a base è stato raggiunto. La confluenza dei suddetti proprietà migliorate in presenza di questi cationi portato ad un miglioramento nei parametri fotovoltaici della cella solare perovskite. Un aumento di 70 mV in tensione a circuito aperto per Agi e 2 mA / cm 2 improvement nella densità fotocorrente per le celle solari a base di CuBr NaI- e sono stati raggiunti rispetto al dispositivo incontaminata. Il nostro lavoro apre la strada a ulteriori miglioramenti nella qualità optoelettronico di CH 3 NH 3 PBI 3 perovskite e dispositivi successivi. Si mette in evidenza una nuova strada per le indagini sul ruolo di impurità droganti di cristallizzazione e controlla la densità dei difetti elettronici nelle strutture perovskite.

Emissione di campo microscopia elettronica a scansione (FESEM) è stato usato per registrare sia immagini a sezione trasversale delle celle solari fabbricate perovskite (Figura 1) e visualizzare immagini migliori dei depositati PBI 2 e CH 3 NH 3 PBI 3 film (Figura 2). Diffrazione di raggi X (XRD) e raggi X spettroscopia fotoelettronica (XPS) sono stati impiegati per caratterizzare le proprietà strutturali dei film perovskite (figure 3 e 4). Photothermal deflessione spettroscopia (PDS) e Kelvin forza microscopia a sonda (KPFM) sono stati usati per sondare le proprietà ottiche ed elettriche dei film perovskite, rispettivamente (figure 5 e 6). Inoltre, misure di trasporto bulk dipendenti dalla temperatura, basate su carica spaziale corrente limitata (SCLC) è stata eseguita sui dispositivi perovskite (Figura 7). Infine, una serie photovoltamisura ic dei dispositivi fabbricati stata eseguita (Figura 8 e Tabella 1). Basato sul top-view immagini SEM della PBI 2 e CH 3 NH 3 PBI 3 depositato sul mesoporosa TiO 2 strati (mp-TiO 2) mostrato in figura 2, l&#39;effetto degli additivi sulla morfologia di perovskite è stato illustrato dove grandi cristalli a forma di ramo di PBI 2 sono stati ottenuti nel campione NaI-based. Ciò ha portato alla formazione di grandi cristalli asimmetrici di perovskite. Inoltre, abbiamo ottenuto uno strato uniforme e perovskite pinhole senza tappatura per i campioni a base di Agi CuI- e (Figura 2c e 2e). Per studiare l&#39;effetto degli additivi alogenuri catione monovalente sulla struttura cristallina di CH 3 NH 3 PBI 3 e sulla conversione di PBI 2 in CH 3 NH 3 PBI3, diffrazione di raggi X è stata eseguita (Figura 3). Sebbene la struttura cristallina della perovskite finale è rimasta la stessa per tutti i campioni, è evidente che il picco di diffrazione a 2θ = 12,6, che corrisponde ai non convertiti PBI 2, è stato eliminato in presenza di additivi NaI e CuBr. Per confermare la presenza di questi cationi monovalenti all&#39;interno CH 3 NH 3 PBI 3 film perovskite, abbiamo condotto un&#39;analisi XPS, come mostrato nella figura 4. Sulla base dei dati XPS, abbiamo dimostrato la presenza di Na e Ag ioni all&#39;interno dei film perovskite, mentre la concentrazione di Cu non può essere stimato, probabilmente a causa della vicinanza di ioduro (I 3P1 / 2) e rame (Cu 2P1 / 2) i picchi. L&#39;effetto degli additivi catione monovalente sullo spettro di assorbimento della perovskite è mostrato in figura 5a, che è stata misurata dal PDS.È evidente che l&#39;additivo a base di CH 3 NH 3 PBI 3 ha un minore assorbimento di sub-bandgap rispetto al campione incontaminato. Inoltre, una coda di assorbimento è stata osservata per i campioni Cu-based, che ha avuto origine dalla assorbimento intrinseca di alogenuro di rame (figura 5b). Anche se la coda di assorbimento conferma la presenza di cationi Cu nei film perovskite finali, è evidente, sulla base del confronto tra i PDS di cui a base PBI 2 e CH 3 NH 3 PBI 3, che la loro incorporazione non è completa. Inoltre, l&#39;energia Urbach (Eu), che è una misura del grado di disordine energetico di un materiale, è stato stimato per incontaminata, perovskite NaI-, CuBr-, CuI- e AgI a base ei valori sono 15,6, 11.8, 12.8, 13.5, 15.2 e meV, rispettivamente, (inserto di figura 5a). Per esplorare l&#39;influenza degli additivi suddetti sul elettrStruttura onic di CH 3 NH 3 PBI 3, abbiamo eseguito KPFM, dove è stata misurata la differenza di potenziale di contatto (CPD) dei profili di linea. Ciò corrisponde alla funzione lavoro superficiale (Φ) della perovskite illustrato in figura 6. Un netto spostamento nella CPD (cioè, 0,1 V) di additivo basato perovskite rispetto a quella incontaminata mostra che il livello di Fermi perovskite è spostato verso la banda di valenza. Questa variazione del livello di Fermi di perovskite può essere attribuita a sostituzionale p-doping (ad esempio, la sostituzione di Pb 2+ con cationi monovalenti X +) o passivazione superficiale sulle superfici cristalline di perovskite. Per studiare l&#39;effetto di drogaggio dalla densità delle cariche e sulle proprietà di trasporto in CH 3 NH 3 PBI 3, abbiamo effettuato misure di trasporto di massa in funzione della temperatura (Figura 7a </strong&gt;). Abbiamo quindi stimato la mobilità bulk carrier (μ SCL) in base alla carica spaziale corrente limitata (SCLC) dell&#39;elettrone completa e dispositivi perovskite basati additivo hole-solo incontaminata e. Un notevole aumento della conducibilità e in entrambe le mobilità degli elettroni e fori sono stati raggiunti, in particolare per i campioni NaI e CuBr rispetto a perovskite incontaminata (Tabella 1). È da notare che il miglioramento della mobilità di carica e conducibilità sono coerenti con il miglioramento della corrente di cortocircuito (J sc) e fattore di riempimento (FF) delle celle solari fabbricate mostrato in Figura 7b. Inoltre, abbiamo stimato l&#39;energia di attivazione per il trasporto di carica (IT) sia per l&#39;elettrone e il buco utilizzando misure di trasporto di massa in funzione della temperatura, in cui una netta diminuzione è stato raggiunto per perovskite additivo a base di. Tale miglioramento è attribuito alla maggiore densità dei vettori a causa di drogaggio e riempimento thtrappole di trasporto e, che si traduce in un calo significativo nella barriera trasporti. Abbiamo fabbricato celle solari perovskite sulla base delle suddette alogenuri monovalenti cazione, le corrispondenti curve JV, ei parametri fotovoltaici che sono riassunte nella Figura 8a e Tabella 1. Un miglioramento significativo in tensione a vuoto è stato ottenuto sia CuI- (0,99 V) e AgI- (1,02 V) basato celle solari a causa della copertura della superficie ideale (figura 2c e 2e). Inoltre, un notevole aumento della corrente di cortocircuito (≈2 mA cm -2) per CuBr- e celle solari NaI-base è stato raggiunto, che può essere attribuito alla conversione completa di PBI 2 in CH 3 NH 3 PBI 3. Questo miglioramento è stato confermato dagli spettri fotone incidente-corrente efficienza di conversione (IPCE) mostrata nella figura 8b. Infine, higher efficienza di conversione di potenza (PCE) livelli del 15,2%, 15,6% e 15,3% sono stati raggiunti per NaI-, CuBr-, e dispositivi di cui a base, rispettivamente confronta con il valore di 14,0% per la cella solare perovskite incontaminata. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig1.jpg" /> Figura 1: Mesoscopic perovskite architettura delle celle solari. SEM in sezione di un dispositivo completo con la seguente struttura: FTO / compact-TiO 2 / mesoporosi-TiO 2 / CH 3 NH 3 PBI 3 / Spiro-OMeTAD / Au. <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig2.jpg" /> Figura 2: Analisi morfologica del piombo ioduro e strutture perovskite. Top-Visualizza immagini SEM di PBI 2 (lato sinistro) e CH 3 NH 3 PBI 3 strutture (lato destro): (a) incontaminato, ( <st<html> rong&gt; b) CuBr-, (c) CuI-, (d) NaI-, e (e) i campioni perovskite AGI-based depositati su un mesoporosa TiO2 Rivestiti FTO. Questo dato è stato riprodotto da riferimento 18. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55307/55307fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig3.jpg" /> Figura 3: Effetto di additivi alogenuri catione monovalente sulla cristallinità perovskite. Diffrazione di raggi X spettri incontaminato e additivo a base di CH 3 NH 3 PBI 3 perovskite che è cresciuto su mesoporosa TiO 2 film, che si deposita sul vetro FTO rivestita. Questo dato è stato riprodotto da riferimento 18.t = &quot;_ blank&quot;&gt; Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig4.jpg" /> Figura 4: Traccia di cationi monovalenti in CH 3 NH 3 PBI 3 struttura perovskite. Analisi XPS di film perovskite incontaminate, CuBr-, CuI-, NaI-, e di Agi-based. Questo dato è stato riprodotto da riferimento 18. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55307/55307fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig5.jpg" /> Figura 5: Proprietà ottiche di film perovskite. (A) Gli spettri di assorbimento del film perovskite derivati da fonti di piombo incontaminato e additivi a base misurata con la tecnica PDS. Ilinserto mostra le corrispondenti energie Urbach per tutti i campioni. La barra di errore è definito dalla SD nel montaggio della coda Urbach. (B) confronto degli spettri di assorbimento PDS di film incontaminato e piombo ioduro CuBr-based e perovskite, nonché CuBr depositato su ms-TiO 2 e CuBr soli film. Questo dato è stato riprodotto da riferimento 18. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55307/55307fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig6.jpg" /> Figura 6: Effetto di additivi cationi monovalenti sul potenziale superficie di film perovskite. profili linea CPD registrate dai film perovskite incontaminate e additivi a base utilizzando KPFM. L&#39;immagine topografica AFM è mostrato sulla parte superiore. Questo dato è stato riprodotto da riferimento 18<html> . <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55307/55307fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig7.jpg" /> Figura 7: caratteristiche di trasporto di carica dei film perovskite. (A) le caratteristiche dei dispositivi JV foro di solo (ITO / PEDOT PSS / Perovskite / UA), utilizzati per stimare la mobilità buco SCLC. Si noti che la densità di corrente (J) viene scalata con lo spessore degli strati perovskite. (B) le tendenze del SC J, μ h, e μ e per perovskite incontaminata e additivo a base di. Questo dato è stato riprodotto da riferimento 18. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55307/55307fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> t &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig8.jpg" /> Figura 8: caratteristiche prestazionali fotovoltaico. (A) caratteristiche corrente-tensione di dispositivi in una illuminazione di 100 mW / cm 2, ottenuti utilizzando diversi tipi di cationi monovalenti alogenuri aggiunti alla soluzione di fonte di piombo. (B) Incidente efficienza fotone-corrente (IPCE) spettri in funzione della lunghezza d&#39;onda di luce monocromatica per incontaminate, celle solari perovskite CuBr-, CuI-, NaI- e AgI basati. Questo dato è stato riprodotto da riferimento 18. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55307/55307fig8large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Tipo di campione </td><td>J SC </td><td> V OC </td><td> FF </td><td> PCE </td><td> μ e </td><td> μ h </td><td> E A e </td><td> E A h </td></tr><tr><td></td><td> (cm -2 mA) </td><td> (V) </td><td></td><td> (%) </td><td> (cm 2 / Vs) </td><td> (cm 2 / Vs) </td><td> (MeV) </td><td> (MeV) </td></tr><tr><td> incontaminato </td><td> 21.03 </td><td> 0.95 </td><td> 0,70 </td><td> 14.01 </td><td> 0.02 </td><td> 0,008 </td><td> 135 </td><td> 198 </td></tr><tr><td> CuBr </td><td> 22.92 </td><td> 0.95 </td><td> 0,72 </td><td> 15.61 </td><td> 0.05 </td><td&gt; 0,04 </td><td> 88 </td><td> 132 </td></tr><tr><td> CuI </td><td> 21.81 </td><td> 0.99 </td><td> 0.71 </td><td> 15.25 </td><td> 0.02 </td><td> 0,036 </td><td> 94 </td><td> 157 </td></tr><tr><td> NaI </td><td> 22.97 </td><td> 0.9 </td><td> 0.73 </td><td> 15.14 </td><td> 0.04 </td><td> 0,07 </td><td> 77 </td><td> 137 </td></tr><tr><td> AgI </td><td> 19.24 </td><td> 1.02 </td><td> 0,72 </td><td> 14.18 </td><td> 0.005 </td><td> 0.006 </td><td> 105 </td><td> 177 </td></tr></tbody></table> Tabella 1: fotovoltaici e di trasporto di carica parametri del PSC. Sintesi dei parametri fotovoltaici conseguenti a misurazioni JV e le mobilità di carica, insieme con l&#39;energia di attivazione per le celle solari perovskite incontaminate e additivi a base che mostrano le migliori prestazioni e sono stati fabricated utilizzando il metodo di deposizione in due fasi. È da notare che le statistiche dei parametri fotovoltaici seguono lo stesso andamento dei migliori dispositivi performanti. Questa tabella è stata riprodotta da riferimento 18.

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Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Qui, presentiamo un protocollo per regolare le proprietà di soluzione trasformati CH 3 NH 3 PBI 3 attraverso l&#39;incorporazione di additivi cationi monovalenti per realizzare celle solari perovskiti altamente efficienti.

Cationi monovalenti doping di CH<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; Per efficienti celle solari Perovskite

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

16.5K Views.  University of Cambridge.  Qui, presentiamo un protocollo per regolare le proprietà di soluzione trasformati CH 3 NH 3 PBI 3 attraverso l'incorporazione di additivi cationi monovalenti per realizzare celle solari perovskiti altamente efficienti. 

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Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal inks. For the photoactive absorber layer, colloidal CdTe and CdSe nanocrystals (3-5 nm) are synthesized using an inert hot injection technique and cleaned with precipitations to remove excess starting reagents. Similarly, gold nanocrystals (3-5 nm) are synthesized under ambient conditions and dissolved in organic solvents. In addition, precursor solutions for transparent conductive indium tin oxide (ITO) films are prepared from solutions of indium and tin salts paired with a reactive oxidizer. Layer-by-layer, these solutions are deposited onto a glass substrate following annealing (200-400 &#176;C) to build the nanocrystal solar cell (glass/ITO/CdSe/CdTe/Au). Pre-annealing ligand exchange is required for CdSe and CdTe nanocrystals where films are dipped in NH4Cl:methanol to replace long-chain native ligands with small inorganic Cl- anions. NH4Cl(s) was found to act as a catalyst for the sintering reaction (as a non-toxic alternative to the conventional CdCl2(s) treatment) leading to grain growth (136&#177;39 nm) during heating. The thickness and roughness of the prepared films are characterized with SEM and optical profilometry. FTIR is used to determine the degree of ligand exchange prior to sintering, and XRD is used to verify the crystallinity and phase of each material. UV/Vis spectra show high visible light transmission through the ITO layer and a red shift in the absorbance of the cadmium chalcogenide nanocrystals after thermal annealing. Current-voltage curves of completed devices are measured under simulated one sun illumination. Small differences in deposition techniques and reagents employed during ligand exchange have been shown to have a profound influence on the device properties. Here, we examine the effects of chemical (sintering and ligand exchange agents) and physical treatments (solution concentration, spray-pressure, annealing time and annealing temperature) on photovoltaic device performance.

This protocol describes the synthesis and solution deposition of inorganic nanocrystals layer by layer to produce thin film electronics on non-conductive surfaces. Solvent-stabilized inks can produce complete photovoltaic devices on glass substrates via spin and spray coating following post-deposition ligand exchange and sintering.

Fabbricazione di inorganici nanocristalli fotovoltaici dispositivi completamente Soluzione Processing

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Ricerca

Ingegneria

Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to achieve device efficiencies exceeding other thin film device technologies. Yet, large variations in device efficiency and basic physical properties are reported. This is due to unintentional variations during film processing, which have not been sufficiently investigated so far. We therefore conducted an extensive study of the morphology and electronic structure of a large number of CH3NH3PbI3 perovskite where we show how the preparation method as well as the mixing ratio of educts methylammonium iodide and lead(II) iodide impact properties like film formation, crystal structure, density of states, energy levels, and ultimately the solar cell performance.

We present an extensive study on the effects of different fabrication methods for organic/inorganic perovskite thin films by comparing crystal structures, density of states, energy levels, and ultimately the solar cell performance.

Influenza di ibridi metodi di fabbricazione perovskite sulla formazione cinematografica, struttura elettronica e le prestazioni delle celle solari

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to ...

Chimica

Low Pressure Vapor-assisted Solution Process for Tunable Band Gap Pinhole-free Methylammonium Lead Halide Perovskite Films

Organo-lead halide perovskites have recently attracted great interest for potential applications in thin-film photovoltaics and optoelectronics. Herein, we present a protocol for the fabrication of this material via the low-pressure vapor assisted solution process (LP-VASP) method, which yields ~19% power conversion efficiency in planar heterojunction perovskite solar cells. First, we report the synthesis of methylammonium iodide (CH3NH3I) and methylammonium bromide (CH3NH3Br) from methylamine and the corresponding halide acid (HI or HBr). Then, we describe the fabrication of pinhole-free, continuous methylammonium-lead halide perovskite (CH3NH3PbX3 with X = I, Br, Cl and their mixture) films with the LP-VASP. This process is based on two steps: i) spin-coating of a homogenous layer of lead halide precursor onto a substrate, and ii) conversion of this layer to CH3NH3PbI3-xBrx by exposing the substrate to vapors of a mixture of CH3NH3I and CH3NH3Br at reduced pressure and 120 &#176;C. Through slow diffusion of the methylammonium halide vapor into the lead halide precursor, we achieve slow and controlled growth of a continuous, pinhole-free perovskite film. The LP-VASP allows synthetic access to the full halide composition space in CH3NH3PbI3-xBrx with 0&#160;&#8804; x&#160;&#8804; 3. Depending on the composition of the vapor phase, the bandgap can be tuned between 1.6 eV&#160;&#8804; Eg&#160;&#8804; 2.3 eV. In addition, by varying the composition of the halide precursor and of the vapor phase, we can also obtain CH3NH3PbI3-xClx. Films obtained from the LP-VASP are reproducible, phase pure as confirmed by X-ray diffraction measurements, and show high photoluminescence quantum yield. The process does not require the use of a glovebox.

Here, we present a protocol for the synthesis of CH3NH3I and CH3NH3Br precursors and the subsequent formation of pinhole-free, continuous CH3NH3PbI3-xBrx thin films for the application in high efficiency solar cells and other optoelectronic devices.

Bassa pressione processo di soluzione Vapor-assistita per sintonizzabile Band Gap Pinhole Metilammonio piombo ad alogenuri Perovskite film

Organo-lead halide perovskites have recently attracted great interest for potential applications in thin-film photovoltaics and optoelectronics. Herein, ...

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials such as organo-lead halide perovskites is presented. The perovskite film thickness and absorption coefficient are initially characterized by profilometry and UV-VIS absorption spectroscopy. Calibration of both laser power and cavity sensitivity is described in detail. A protocol for performing Flash-photolysis Time Resolved Microwave Conductivity (TRMC) experiments, a non-contact method of determining the conductivity of a material, is presented. A process for identifying the real and imaginary components of the complex conductivity by performing TRMC as a function of microwave frequency is given. Charge carrier dynamics are determined under different excitation regimes (including both power and wavelength). Techniques for distinguishing between direct and trap-mediated decay processes are presented and discussed. Results are modelled and interpreted with reference to a general kinetic model of photoinduced charge carriers in a semiconductor. The techniques described are applicable to a wide range of optoelectronic materials, including organic and inorganic photovoltaic materials, nanoparticles, and conducting/semiconducting thin films.

A Time Resolved Microwave Conductivity technique for investigating direct and trap-mediated recombination dynamics and determining carrier mobilities of thin film semiconductors is presented here.

La ricombinazione Dynamics nel fotovoltaici a film sottile Materiali tramite risolta nel tempo Microonde Conducibilità

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...

Flash Infrared Annealing for Perovskite Solar Cell Processing

Organic&#8211;inorganic perovskites have an impressive potential for the design of next generation solar cells and are currently considered for upscaling and commercialization. Currently, perovskite solar cells rely on spin-coating which is neither practical for large areas nor environmentally friendly. Indeed, one of the conventional and most effective lab-scale methods to induce perovskite crystallization, the antisolvent method, requires an amount of toxic solvent that is difficult to apply on larger surfaces. To solve this problem, an antisolvent-free and rapid thermal annealing process called flash infrared annealing (FIRA) can be used to produce highly crystalline perovskite films. The FIRA oven is composed of an array of near-infrared halogen lamps with an illumination power of 3,000 kW/m2. A hollow aluminum body enables an effective water-cooling system. The FIRA method allows the synthesis of perovskite films in less than 2 s, achieving efficiencies &#62;20%. FIRA has a unique potential for the industry because it can be adapted to continuous processing, is antisolvent-free, and does not require lengthy, hour-long annealing steps.

We describe a flash infrared annealing method used for the synthesis of perovskite and mesoscopic-TiO2 films. Annealing parameters are varied and optimized for processing on fluorine-doped tin oxide (FTO) glass and indium tin oxide-coated polyethylene terephthalate (ITO PET), subsequently giving devices power conversion efficiencies &#62;20%.

Ricottura a infrarossi flash per l'elaborazione delle celle solari perovskite

Organic&#8211;inorganic perovskites have an impressive potential for the design of next generation solar cells and are currently considered for upscaling ...

Ambiente

Key Factors Affecting the Performance of Sb2S3-sensitized Solar Cells During an Sb2S3 Deposition via SbCl3-thiourea Complex Solution-processing

Sb2S3 is considered as one of the emerging light absorbers that can be applied to next-generation solar cells because of its unique optical and electrical properties. Recently, we demonstrated its potential as next-generation solar cells by achieving a high photovoltaic efficiency of &#62; 6% in Sb2S3-sensitized solar cells using a simple thiourea (TU)-based complex solution method. Here, we describe the key experimental procedures for the deposition of Sb2S3 on a mesoporous TiO2 (mp-TiO2) layer using a SbCl3-TU complex solution in the fabrication of solar cells. First, the SbCl3-TU solution is synthesized by dissolving SbCl3 and TU in N,N-dimethylformamide at different molar ratios of SbCl3:TU. Then, the solution is deposited on as-prepared substrates consisting of mp-TiO2/TiO2-blocking layer/F-doped SnO2 glass by spin coating. Finally, to form crystalline Sb2S3, the samples are annealed in an N2-filled glove box at 300 &#176;C. The effects of the experimental parameters on the photovoltaic device performance are also discussed.

Key Factors Affecting the Performance of Sb2S3-sensitized Solar Cells During an Sb2S3 Deposition via SbCl3-thiourea Complex Solution-processing

This work provides a detailed experimental procedure for the deposition of Sb2S3 on a mesoporous TiO2 layer using a SbCl3-thiourea complex solution for applications in Sb2S3-sensitized solar cells. This article also determines key factors governing the deposition process.

Fattori che influenzano le prestazioni di Sb2S3chiave-sensibilizzato celle solari durante un Sb2S3 deposizione via SbCl3-soluzione-elaborazione complessa di tiourea

Sb2S3 is considered as one of the emerging light absorbers that can be applied to next-generation solar cells because of its unique optical and electrical ...

A Modular Microfluidic Technology for Systematic Studies of Colloidal Semiconductor Nanocrystals

Colloidal semiconductor nanocrystals, known as quantum dots (QDs), are a rapidly growing class of materials in commercial electronics, such as light emitting diodes (LEDs) and photovoltaics (PVs). Among this material group, inorganic/organic perovskites have demonstrated significant improvement and potential towards high-efficiency, low-cost PV fabrication due to their high charge carrier mobilities and lifetimes. Despite the opportunities for perovskite QDs in large-scale PV and LED applications, the lack of fundamental and comprehensive understanding of their growth pathways has inhibited their adaptation within continuous nanomanufacturing strategies. Traditional flask-based screening approaches are generally expensive, labor-intensive, and imprecise for effectively characterizing the broad parameter space and synthesis variety relevant to colloidal QD reactions. In this work, a fully autonomous microfluidic platform is developed to systematically study the large parameter space associated with the colloidal synthesis of nanocrystals in a continuous flow format. Through the application of a novel translating three-port flow cell and modular reactor extension units, the system may rapidly collect fluorescence and absorption spectra across reactor lengths ranging 3 - 196 cm. The adjustable reactor length not only decouples the residence time from the velocity-dependent mass transfer, it also substantially improves the sampling rates and chemical consumption due to the characterization of 40 unique spectra within a single equilibrated system. Sample rates may reach up to 30,000 unique spectra per day, and the conditions cover 4 orders of magnitude in residence times ranging 100 ms - 17 min. Further applications of this system would substantially improve the rate and precision of the material discovery and screening in future studies. Detailed within this report are the system materials and assembly protocols with a general description of the automated sampling software and offline data processing.

Detailed herein are the operation and assembly protocols of a modular microfluidic screening platform for the systematic characterization of colloidal semiconductor nanocrystal syntheses. Through fully adjustable system arrangements, highly efficient spectra collection may be carried out across 4 orders of magnitude reaction time scales within a mass transfer-controlled sampling space.

Un modulare tecnologia microfluidica per studi sistematici di nanocristalli semiconduttori colloidali

Colloidal semiconductor nanocrystals, known as quantum dots (QDs), are a rapidly growing class of materials in commercial electronics, such as light ...

Solution-Processed "Silver-Bismuth-Iodine" Ternary Thin Films for Lead-Free Photovoltaic Absorbers

Bismuth-based hybrid perovskites are regarded as promising photo-active semiconductors for environment-friendly and air-stable solar cell applications. However, poor surface morphologies and relatively high bandgap energies have limited their potential. Silver-bismuth-iodine (Ag-Bi-I) is a promising semiconductor for optoelectronic devices. Therefore, we demonstrate the fabrication of Ag-Bi-I ternary thin films using material solution processing. The resulting thin films exhibit controlled surface morphologies and optical bandgaps according to their thermal annealing temperatures. In addition, it has been reported that Ag-Bi-I ternary systems crystallize to AgBi2I7, Ag2BiI5, etc. according to the ratio of the precursor chemicals. The solution-processed AgBi2I7 thin films exhibit a cubic-phase crystal structure, dense, pinhole-free surface morphologies with grains ranging in size from 200 to 800 nm, and an indirect bandgap of 1.87 eV. The resultant AgBi2I7 thin films show good air stability and energy band diagrams, as well as surface morphologies and optical bandgaps suitable for lead-free and air-stable single-junction solar cells. Very recently, a solar cell with 4.3% power conversion efficiency was obtained by optimizing the Ag-Bi-I crystal compositions and solar cell device architectures.

Herein, we present detailed protocols for solution-processed silver-bismuth-iodine (Ag-Bi-I) ternary semiconductor thin films fabricated on TiO2-coated transparent electrodes and their potential application as air-stable and lead-free optoelectronic devices.

Soluzione di elaborazione "Silver-bismuto-iodio" ternario pellicole sottili per assorbitori di piombo fotovoltaici

Bismuth-based hybrid perovskites are regarded as promising photo-active semiconductors for environment-friendly and air-stable solar cell applications. ...

Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are demonstrated. The ink synthesis is based on a simple wet chemical reaction and the inkjet printing protocol is a facile step by step method. The inkjet printed thin films have been characterized by X-ray diffraction, optical absorption spectroscopy, photoluminescent spectroscopy, and electronic transport measurements. X-ray diffraction of the printed quantum dot films indicates a crystal structure consistent with an orthorhombic room temperature phase with (001) orientation. In conjunction with other characterization methods, the X-ray diffraction&#160;measurements show high quality films can be obtained through the inkjet printing method.

A protocol for synthesizing inorganic-lead-halide hybrid perovskite quantum dot inks for inkjet printing and the protocol for preparing and printing the quantum dot inks in an inkjet printer with post characterization techniques are presented.

A getto d'inchiostro stampa tutti gli inchiostri di Perovskite alogenuro inorganici per applicazioni fotovoltaiche

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are ...

Facile Synthesis of Colloidal Lead Halide Perovskite Nanoplatelets via Ligand-Assisted Reprecipitation

In this work, we demonstrate a facile method for colloidal lead halide perovskite nanoplatelet synthesis (Chemical formula: L2[ABX3]n-1BX4, L: butylammonium and octylammonium, A: methylammonium or formamidinium, B: lead, X: bromide and iodide, n: number of [BX6]4- octahedral layers in the direction of nanoplatelet thickness) via ligand-assisted reprecipitation. Individual perovskite precursor solutions are prepared by dissolving each nanoplatelet constituent salt in N,N-dimethylformamide (DMF), which is a polar organic solvent, and then mixing in specific ratios for targeted nanoplatelet thickness and composition. Once the mixed precursor solution is dropped into nonpolar toluene, the abrupt change in the solubility induces the instantaneous crystallization of nanoplatelets with surface-bound alkylammonium halide ligands providing colloidal stability. Photoluminescence and absorption spectra reveal emissive and strongly quantum-confined features. X-ray diffraction and transmission electron microscopy confirm the two-dimensional structure of the nanoplatelets. Furthermore, we demonstrate that the band gap of perovskite nanoplatelets can be continuously tuned in the visible range by varying the stoichiometry of the halide ion(s). Lastly, we demonstrate the flexibility of the ligand-assisted reprecipitation method by introducing multiple species as surface-capping ligands. This methodology represents a simple procedure for preparing dispersions of emissive 2D colloidal semiconductors.

This work demonstrates facile room-temperature synthesis of colloidal quantum-confined lead halide perovskite nanoplatelets by ligand-assisted reprecipitation method. Synthesized nanoplatelets show spectrally narrow optical features and continuous spectral tunability throughout the visible range by varying the composition and thicknesses.

Cationi monovalenti doping di CH

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