M. Abdi-Jalebi graças Nava Technology Limited para uma bolsa de doutorado. MI Dar e M.Grätzel agradecer ao Abdulaziz City King para a Ciência e Tecnologia (KACST) eo Swiss National Science Foundation (SNSF) pelo apoio financeiro. Os autores gostariam de agradecer ao Dr. Pierre Mettraux na Molecular e Híbrido Caracterização de Materiais Center, EPFL para a realização das medições XPS. A.Sadhanala agradece o apoio financeiro do projeto Indo-UK APEX. SP Senanayak reconhece a Real Sociedade de Londres para o Newton Fellowship. RH amigo, M. Abdi-Jalebi, e A. Sadhanala gostaria de agradecer o apoio do EPSRC.

1. síntese e deposição de Pristine e de base Aditivo CH 3 NH 3 PBI 3 NOTA: Todas as soluções foram preparadas dentro de uma caixa de luvas de argônio sob condições de humidade e controlada de oxigênio (H 2 O nível: &lt;1 ppm e O nível 2: &lt;10 ppm). <ol><li> Dissolve-se 553 mg (1,2 M) de PBI 2 em 1 mL de N, N-dimetilformamida (DMF), sob agitação constante a 80 ° C. </li><li> Adicione 0,02 M de halogenetos de catião monovalente se à solução 2 PBI. </li><li> Spin-revestimento transparente a solução amarela resultante sobre o substrato (por exemplo, mesoporosa-TiO2) durante 30 segundos a 6500 rpm, com uma rampa de 4.000 rpm. </li><li> Coza os filmes sobre uma placa quente a 80 ° C durante 30 min. </li><li> Dissolve-se 40 mg de iodeto de metilamio (AMI) em 5 mL de isopropanol. </li><li> Spin-revestimento uma quantidade suficiente de solução de MAI para os filmes de iodeto de chumbo resultantes usando um PROTOC de dois passosol que inclui 45 s de tempo de carregamento seguido por 20 segundos de fiação a 4.000 rpm. </li><li> Emparelhar as películas de perovskite revestidos por centrifugação sobre uma placa quente a 100 ° C durante 45 min. </li></ol> 2. Fabricação da célula solar <ol><li> preparação do substrato <ol><li> Padrão de óxido de estanho dopado com flúor (FTO) de vidro -Revestido. <ol><li> Cubra a área ativa do vidro FTO com fita adesiva semitransparente. </li><li> Despeje o pó de zinco (Zn) sobre as áreas descobertas dos substratos FTO. </li><li> Preparar 2 M de ácido clorídrico (HCl) em água destilada. </li><li> Verter a solução de HCl para a parte do vidro FTO que é coberta com Zn em pó. </li><li> Lava-se a FTO com água e remover a fita. </li></ol></li><li> Limpeza dos substratos <ol><li> Lava-se a vidro FTO usando 2% (w / v) de detergente. </li><li> Sonicar os substratos FTO gravado em acetona e isopropanol (IPA) durante 10 min. </li><li> Tratar os substratos com uma FTO ULTRAViolet / S 3 aspirador durante 15 min. </li></ol></li></ol></li><li> Deposição de uma camada de bloqueio furo <ol><li> Adicionar 0,6 mL de cloreto de bis (acetilacetonato de titânio diisopropoxide) (TAA) em 7 mL de IPA. </li><li> Coloque os substratos FTO limpas e estampados numa placa de aquecimento a 450 ° C e cobrir a área de contato antes do aquecimento. </li><li> Pulverizar a solução pirólise TAA para a área descoberta usando O2 como gás de transporte. </li><li> Deixar as amostras a 450 ° C durante 30 min. </li></ol></li><li> Deposição de uma camada de transporte de elétrons <ol><li> Dilui-se a pasta de TiO2 comercial (de 30 nm de tamanho de partícula) com etanol (2: 7, razão em peso). </li><li> Homogeneizar a diluição de TiO 2 por sonicação durante 30 min. </li><li> Spin-revestimento a diluição de titânia para as amostras preparadas com compactos TiO 2 camadas durante 30 segundos a 5000 rpm, com uma rampa de 2.000 rpm. </li><li> Recozer os filmes de titânio a 500 ° C durante 30min. </li><li> Tratar as resultantes mesoporosos TiO 2 filmes em uma solução 40 mM de TiCl4 em água destilada a 70 ° C durante 20 min. </li><li> Emparelhar as TiCl4 películas tenha sido tratada com a 450 ° C durante 30 min. </li></ol></li><li> A deposição da camada de tipo perovskite NOTA: Os substratos FTO com camadas de óxido de titânio foram transferidos para uma caixa de ar seco com uma humidade de &lt;1% para o resto do processo de fabrico. <ol><li> Spin-revestir as soluções preparadas iodeto de chumbo (com e sem dopantes) na mesoporosa TiO 2 durante 30 segundos a 6500 rpm, com uma rampa de 4.000 rpm. </li><li> Coza os filmes sobre uma placa quente a 80 ° C durante 30 min. </li><li> Spin-revestimento uma quantidade suficiente de solução de MAI para os filmes resultantes iodeto de chumbo, usando um protocolo de dois passos, que inclui 45 s de tempo de carga seguida por centrifugação durante 20 s a 4000 rpm, com uma rampa de 2.000 rpm. </li><li> Emparelhar as películas de perovskite revestidos por rotação em um hotplaTE a 100 ° C durante 45 min. </li></ol></li><li> A deposição da camada de transporte buraco <ol><li> Adicionar 72,3 mg de espiro-OMeTAD a 1 mL de clorobenzeno e agitar até que a solução torna-se transparente. </li><li> Adicione uma solução estoque de cloreto de bis (trifluorometilsulfonilo) imida (LiTFSI) por adição de 520 mg de LiTFSI em acetonitrilo. </li><li> Adicionar 17.5 ul de solução-mãe de LiTFSI e 28,8 mL de 4- terc-butilpiridina (TBP) à solução de espiro-OMeTAD. </li><li> Girar-revestir a solução acima durante 30 segundos a 4000 rpm, com uma rampa de 2.000 rpm. </li></ol></li><li> Evaporação térmica do contato topo <ol><li> Mascarar as amostras e colocá-los na câmara de vácuo do evaporador. </li><li> Evapora-se 80 nm de ouro, a uma taxa de 0,01 nm / s. </li></ol></li></ol>

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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double-Layer+TiO2+Electrodes+with+Controlled+Phase+Composition+and+Morphology+for+Efficient+Light+Management+in+Dye-Sensitized+Solar+Cells.">Double-Layer TiO2 Electrodes with Controlled Phase Composition and Morphology for Efficient Light Management in Dye-Sensitized Solar Cells.</a> J. of Clust. Sci. 25 (4), 1029-1045 (2014).</li><li>Abdi-Jalebi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+a+Mesoporous+Titania-Perovskite+Interface+on+the+Performance+of+Hybrid+Organic-Inorganic+Perovskite+Solar+Cells.">Impact of a Mesoporous Titania-Perovskite Interface on the Performance of Hybrid Organic-Inorganic Perovskite Solar Cells.</a> The J. Phys. Chem. Lett. 7 (16), 3264-3269 (2016).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

A arquitectura típica de células solares de perovskite mesoscópicos foi utilizada neste trabalho, em que uma série de materiais eram entre um substrato condutor e um contacto metálico termicamente evaporado (Figura 1) revestido por centrifugação. Os mesoporosos TiO 2 camadas foram tratados com TiCl4, o que é relatado para passivar as armadilhas de superfície e para melhorar a interface entre a camada de transporte de electrões e o material absorvente 21, 22. A camada de tipo perovskite, em seguida, foi depositado utilizando uma técnica de deposição de duas etapas sequenciais. A conversão total de halogeneto de chumbo em perovskita no segundo passo é essencial para alcançar a maior absorção de luz 16, 17, e que mostraram que os aditivos de haleto de catião monovalente (por exemplo, NaI e CuBr) resulta numa conversão completa. Além disso, a cobertura completa da camada de óxido de titânio W mesoporosaom a perovsquita sobre-camada é vital para eliminar o potencial de recombinação entre a camada de transporte furo (por exemplo, Spiro OMETAD) e a camada de transporte de electrões (por exemplo, TiO2 de porosidade intermédia) 23. Nós ilustrado que a adição de halogenetos de catiões monovalentes (por exemplo, CuI e AGI) pode melhorar a cobertura da superfície da camada de perovskita de nivelamento, o que leva a uma maior tensão de circuito aberto para o dispositivo. A principal vantagem do nosso método é o passo de dopagem, em que incorporada catiões monovalentes para a estrutura CH 3 NH 3 PBI 3 para melhorar a densidade de cargas, o transporte de carga, e a condutividade da camada absorvente. Como foi dito na seção anterior, os dopantes acima mencionados aumentou significativamente tanto o elétron e as mobilidades buracos. Além disso, uma diminuição notável na energia de activação de transporte de carga, bem como na desordem energético dos perovskifilme te, foi alcançado por doping cátion monovalente. Neste trabalho, nós demonstramos um método para dopar CH3 NH 3 3 PBI como uma camada absorvente no mesoscopic perovskita estrutura da célula solar. Halogenetos monovalentes catiões foram usadas para sintonizar as propriedades morfológicas, ópticos, eléctricos e de CH 3 NH 3 PBI 3 perovskita filme, a fim de melhorar o desempenho fotovoltaica. Portanto, incorporou três diferentes catiões monovalentes (isto é, Na +, Cu +, e Ag +), que têm raios iónicos semelhante ao Pb 2+, na fonte de chumbo na deposição sequencial de dois passos de CH 3 NH 3 3 PBI . Como resultado, uma notável melhoria nas propriedades estruturais e optoelectrónicos de CH 3 NH 3 PBI 3 ocorreu na presença desses aditivos, levando a PCEs mais elevados para as células solares fabricadas. Portanto, o nosso oi trabalhoghlights um modo fácil de dopagem CH 3 NH 3 3 PBI como uma camada absorvente, que pode ser utilizado em todas as outras configurações de células solares de perovskite (por exemplo, arquitectura plana), a fim de melhorar ainda mais a qualidade electrónica de películas finas de perovskite. Os dados subjacentes a este papel estão disponíveis em: https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/260187.

Atualmente, a parte dominante da exigência de energia do mundo (ou seja, 85%) está sendo fornecida pela combustão de petróleo, carvão e gás natural, o que facilita o aquecimento global e tem efeitos deletérios sobre o nosso ambiente 1. Por conseguinte, o desenvolvimento de CO 2 fontes -neutral de energia é de interesse primordial. A energia fotovoltaica (PV) é um processo de conversão de energia ideal que pode atender a essa exigência. No entanto, o custo e eficiência, como os principais obstáculos à ampla adoção da tecnologia de PV, deve ser melhorado. Emergentes tecnologias de PV à base de novos materiais, tais como células solares de perovskite (PSC), têm a combinação de menor custo e maior eficácia. Isto é conseguido através da utilização de materiais baratos que estão prontamente disponíveis, bem como por meio rápido, fácil e rotas de processamento de baixo consumo de energia em comparação com contrapartidas à base de silício 2, 3,4. A notável melhoria na eficiência de conversão de energia (PCE), de 3,8% para mais de 22%, foi relatado para orgânico-inorgânico perovskita iodetos chumbo híbridos desde a sua primeira aparição na arquitetura PV 5, 6, 7, 8. Tal desempenho excelente origina-se da forte absorção de luz com uma banda de ponta extremamente afiada, a muito baixo distúrbio energético, os excitons fracamente ligados, que facilmente se dissociam em portadores livres com grandes comprimentos de difusão, ea capacidade de reciclagem de fótons de híbrido orgânico-inorgânico haleto de chumbo perovskita 9, 10, 11, 12. Estes materiais são classificados na família de perovskite, os quais são cristalizado a partir de sais de halogeneto e iodetos metálicos orgânicos para formar cristais na ABX 3 </sub&gt; Estrutura, em que X é um anião e A e B são os catiões de tamanhos diferentes (A a ser maior do que B). cátions relatado para a Um site incluem metilamï¿½io (MA), formamidínio (FA), e césio (Cs); uma combinação desses catiões mostra o desempenho mais elevado 13, 14. Além disso, o candidato principal para o catião bivalente no local B é o chumbo, o qual pode ser substituído por estanho; o bandgap pode ser sucesso vermelho-deslocou-se para mais de 1.000 nm em um lead-lata misturada perovskita 15. Da mesma forma, os ocupantes do local X têm sido estudadas extensivamente, em que uma mistura de iodeto (I) e brometo (Br) foram introduzidos como os principais candidatos 16, 17. Portanto, é altamente plausível para manipular as propriedades estruturais, morfológicas e optoelectrónicos de perovskitas, alterando a sua composição química. Apesar do facto de o cristal melhoradaqualidade lline ea uniformidade macroscópica do filme perovskita são parâmetros essenciais para alcançar dispositivos eficientes 18, o impacto dos limites entre os domínios policristalinos, a origem eo papel dos defeitos eletrônicos nos amortecedores perovskita, eo papel das camadas de recolha de carga em cima processos de perda de células solares perovskita ainda não são bem compreendidos. Quanto à natureza dos defeitos electrónicos na estrutura perovskita, foi relatado que muitos dos defeitos, tais como I ou Pb vagas, resultar em estados que estão muito perto ou dentro do continuum de estados nas bandas de condução e de valência, que pode ter um impacto negativo sobre a electrónica os dispositivos fotovoltaicos 19. Além disso, uma forte interacção covalente entre catiões e aniões iodeto de chumbo no plano perovskita pode levar à existência de defeitos intrínsecos (por exemplo, sub-coordenado dímeros de PB e I trímeros), o que poderia create locais dentro da banda de ponta, que actuam como centros de carga de recombinação durante o funcionamento do dispositivo 20. Aqui, nós investigamos o impacto do doping CH 3 NH 3 PBI 3 perovskita com haletos de cátions monovalentes, incluindo Na +, Cu + e Ag +, iões de metais de menor valência do que Pb 2+. Por conseguinte, incorporar estes catiões através da adição de uma quantidade racional dos seus sais à base de halogeneto (por exemplo, Nal, CuBr, Cul, e AGI) na solução de precursor de perovskita. Estes catiões têm raios iónicos semelhante ao Pb 2+, de modo a dopagem de substituição dentro do cristal é provável. Mostrámos que a presença destes catiões fortemente afeta tanto a morfologia e a cobertura da camada de tipo perovskite. Além disso, a presença destes catiões (por exemplo, Na + e Ag +) foi confirmada por espectroscopia de fotoelectrão de raios-X (XPS), e um significanmudança t no nível de Fermi da perovskita foi medida por microscopia de força sonda Kelvin (KPFM). Ao incorporar essas cátions em células solares perovskita sequencialmente depositadas, obtivemos uma melhoria na eficiência fotovoltaica do PSC (15,6% compara com 14%). Portanto, é muito importante para melhorar as propriedades estruturais e optoelectrónicos da camada absorvente (por exemplo, perovskita) na arquitectura da célula solar para maximizar o transporte de carga e para passivar as armadilhas de superfície, a fim de alcançar o melhor desempenho 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

Aqui, demonstramos a incorporação de aditivos catião monovalente em CH 3 NH 3 PBI 3 perovskita, a fim de ajustar a óptica, excitônicas, e propriedades eléctricas. A possibilidade de dopagem foi investigada pela adição de halogenetos de catião monovalente com raios iónicos semelhante ao Pb 2+, incluindo Cu +, Na +, e Ag +. Uma mudança no nível de Fermi e uma diminuição notável da sub-banda proibida de absorção óptica, juntamente com um distúrbio inferior energético na perovskita, foi conseguida. Um aprimoramento ordem de grandeza na mobilidade buraco granel e uma redução significativa da energia de ativação de transporte dentro de um dispositivo de perovskita baseada aditivo foi atingido. A confluência das propriedades melhoradas anteriormente mencionadas na presença destes catiões levou a um melhoramento nos parâmetros fotovoltaicos da célula solar perovskita. Um aumento de 70 mV na tensão de circuito aberto para Agi e a 2 mA / cm 2 improvement na densidade fotocorrente para células solares baseados em CuBr NaI- e foram alcançados em comparação com o dispositivo intocada. Nosso trabalho abre caminho para novas melhorias na qualidade optoeletrônicos de CH 3 NH 3 PBI 3 perovskita e dispositivos subseqüentes. Ele destaca um novo caminho para investigações sobre o papel das impurezas dopantes em cristalização e controla a densidade de defeitos eletrônicos em estruturas perovskita.

A microscopia electrónica de varrimento de emissão de campo (FESEM) foi utilizado para registar as duas imagens em corte transversal de as células solares fabricadas de perovskite (Figura 1) e vista de topo das imagens depositados PBI 2 e CH 3 NH 3 PBI 3 películas (Figura 2). Difracção de raios-X (DRX) e espectroscopia de fotoelectrão de raios-X (XPS) foram utilizados para caracterizar as propriedades estruturais dos filmes de perovskite (Figuras 3 e 4). Espectroscopia fototérmica deflexão (PDS) e microscopia de força sonda Kelvin (KPFM) foram usados para sondar as propriedades ópticas e elétricas dos filmes perovskita, respectivamente (Figuras 5 e 6). Além disso, as medições de transporte de grandes quantidades dependentes de temperatura com base na corrente de carga espacial limitado (SCLC) foi realizada sobre os dispositivos de perovskite (Figura 7). Finalmente, um padrão photovoltaIC medição dos dispositivos fabricados foi realizado (Figura 8 e Tabela 1). Com base no superior vista imagens SEM do PBI 2 e CH 3 NH 3 PBI 3 depositado sobre o mesoporosa TiO 2 camada (MP-TiO 2) mostrado na Figura 2, o efeito dos aditivos sobre a morfologia de perovskita foi ilustrado onde grandes cristais em forma de ramo de PBI 2 foram realizados na amostra de base Nal. Isto levou à formação de grandes cristais assimétricos de perovskita. Além disso, obteve-se uma camada uniforme e perovskita pinhole livre de nivelamento para as amostras baseadas em Agi CuI- e (Figura 2c e 2e). Para investigar o efeito dos aditivos de haleto de catião monovalente sobre a estrutura de cristal de CH 3 NH 3 PBI 3, e na conversão de PBI 2 em CH 3 NH 3 PBI3 de difracção de raios X foi realizada (Figura 3). Embora a estrutura cristalina da perovsquita final ficou a mesma para todas as amostras, é evidente que o pico de difracção a 2θ = 12,6, que corresponde à não convertido PBI 2, foi eliminado na presença de Nal e CuBr aditivos. A fim de confirmar a presença destes catiões monovalentes no CH 3 NH 3 PBI 3 filmes de perovskite, foi realizada uma análise XPS, como mostrado na Figura 4. Na base dos dados de XPS, que demonstrou a presença de iões Na e Ag no interior das películas de perovskite, enquanto que a concentração de Cu não pode ser estimado, provavelmente devido à proximidade de iodeto (I 3P1 / 2) e cobre (Cu 2p1 / 2) picos. O efeito dos aditivos de catião monovalente sobre o espectro de absorção da perovsquita é mostrado na Figura 5A, que foi medida pelo PDS.É evidente que o CH3-aditivo com base NH3 PBI 3 teve menor absorção de sub-banda proibida em comparação com a amostra intocada. Além disso, observou-se uma cauda de absorção de amostras baseadas em Cu, que se originou a partir da absorção intrínseca de halogeneto de cobre (Figura 5b). Embora a cauda absorção confirma a presença de catiões de Cu nos filmes finais de perovskite, é evidente, a partir da comparação entre o PDS de PBI 2 e CH 3 NH 3 PBI 3, que a sua incorporação não é completo à base de Cul. Além disso, a energia Urbach (UE), que é uma medida do grau de desordem energético de um material, foi estimada por primitivo, com base perovskita-agi NaI-, CuBr-, CuI-, e, e os valores são 15,6, 11,8, 12,8, 13,5, e 15,2 meV, respectivamente (inserção da Figura 5a). Para explorar a influência dos aditivos acima mencionados na Electrestrutura ONIC de CH 3 NH 3 PBI 3, foi realizada KPFM, onde foi medida a diferença de potencial de contato (CPD) dos perfis de linha. Isto corresponde à função de trabalho de superfície (Φ) do perovskita mostrado na Figura 6. Uma mudança clara em CPD (isto é, 0,1 V) de aditivo à base de perovskite em comparação com a um intocada mostra que o nível de Fermi perovskita é deslocado para a banda de valência. Esta modificação do nível de Fermi de perovskita pode ser atribuída ou p-dopagem de substituição (por exemplo, a substituição de Pb 2+ com catiões monovalentes X +) ou passivação superficial com as superfícies cristalinas de perovskita. Para investigar o efeito de dopagem na densidade das cargas e das suas propriedades de transporte em CH 3 NH 3 PBI 3, foram realizadas medidas de transporte a granel dependentes da temperatura (Figura 7a </strong&gt;). Em seguida, estimou a mobilidade graneleiro (μ SCL) com base na carga espaço limitado atual (SCLC) do elétron completa e dispositivos perovskita baseados no aditivo buraco somente intocada e. Um notável aumento na condutividade e em ambos as mobilidades de elétrons e buracos foram alcançados, particularmente para as amostras Nal e CuBr em comparação com perovskita pura (Tabela 1). É de notar que a melhoria na mobilidade de carga e condutividade são consistentes com o aumento na corrente de curto circuito (J SC) e factor de preenchimento (FF) das células solares fabricadas mostrados na Figura 7b. Além disso, estimou-se a energia de ativação para o transporte de carga (E A) tanto para o elétron eo buraco usando medidas de transporte a granel dependentes da temperatura, onde uma diminuição clara foi alcançada para perovskita à base de aditivos. Este melhoramento é atribuído à maior densidade de portadores devido a dopagem e po de enchimentoarmadilhas de transporte e, o que resulta em um declínio significativo na barreira de transporte. Nós células solares fabricadas perovskite com base nos acima mencionados haletos de catião monovalente, as correspondentes curvas de JV, e os parâmetros fotovoltaicos, que são resumidos na Figura 8a e a Tabela 1. Uma melhoria significativa na tensão de circuito aberto foi alcançada tanto para CuI- (0,99 V) e forte agitação (1,02 V) células solares por causa da cobertura de superfície ideal base (Figura 2c e 2e). Além disso, um aumento notável na corrente de curto circuito (≈2 mA cm-2) para CuBr- e células solares baseadas-Nal foi atingido, o que pode ser atribuído para a conversão completa de 2 PBI em CH 3 NH 3 PBI 3. Esta melhoria foi confirmada pelos espectros de incidente a eficiência da conversão do fotão em corrente (IPCE) mostrado na Figura 8b. Por fim, hde grau superior eficiência de conversão de energia (PCE) níveis de 15,2%, 15,6% e 15,3% foram alcançados para NaI-, CuBr-, e dispositivos baseados em Cui, respectivamente, comparar com o valor de 14,0% para a célula solar perovskita intocada. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig1.jpg" /> Figura 1: Arquitetura da célula solar perovskita Mesoscópica. Micrografia SEM em corte transversal de um dispositivo completo, com a seguinte estrutura: FTO / compacta-TiO 2 / mesoporoso-TiO 2 / CH 3 NH 3 PBI 3 / Spiro-OMeTAD / Au. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig2.jpg" /> Figura 2: A análise morfológica de iodeto de chumbo e estruturas perovskita. Parte-vista SEM imagens de PBI 2 (lado esquerdo) e CH 3 NH 3 PBI 3 (lado direito) estruturas: (a) como novo, ( <st<html> Rong&gt; b) CuBr-, (c) CuI-, (d) NaI-, e (E) amostras de perovskite baseada Agi depositados sobre um TiO2 de porosidade intermédia -Revestido FTO. Esta figura foi reproduzida de referência 18. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55307/55307fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig3.jpg" /> Figura 3: Efeito de aditivos de haleto de catião monovalente na cristalinidade perovskita. Difracção de raios X Os espectros de intocada e à base de aditivo CH3 NH 3 PBI 3 perovskita que é cultivado em filme mesoporoso TiO 2, que é depositado no vidro do FTO-revestido. Esta figura foi reproduzida de referência 18.t = &quot;_ blank&quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig4.jpg" /> Figura 4: Traço de cátions monovalentes na CH 3 NH 3 PBI 3 estrutura perovskita. análise XPS de filmes, perovskita baseados em Agi CuBr-, CuI-, NaI- e imaculadas. Esta figura foi reproduzida de referência 18. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55307/55307fig4large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig5.jpg" /> Figura 5: Propriedades ópticas de filmes perovskita. (A) Os espectros de absorção de filmes de perovskite derivados de fontes puras e chumbo à base de aditivos medido usando a técnica do PDS. oinserção mostra os correspondentes energias Urbach para todas as amostras. A barra de erro é definido pela SD na montagem da cauda Urbach. (B) Comparação do PDS espectros de absorção de películas puras e iodeto de chumbo à base de CuBr e perovskite, bem como CuBr depositado em MS-TiO 2 e CuBr-únicos filmes. Esta figura foi reproduzida de referência 18. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55307/55307fig5large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig6.jpg" /> Figura 6: Efeito de aditivos catião monovalente sobre o potencial de superfície de películas de perovskite. perfis de linha CPD gravadas de filmes perovskita puras e baseada em aditivos usando KPFM. A imagem topografia AFM é mostrado no topo. Esta figura foi reproduzida de referência 18<html> . <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55307/55307fig6large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig7.jpg" /> Figura 7: características de transporte de carga de filmes perovskita. (A) características do JV de dispositivos só buracos (ITO / PEDOT: PSS / Perovskita / UA), utilizados para estimar a mobilidade buraco SCLC. Note-se que a densidade de corrente (J) é dimensionado com a espessura das camadas de perovskite. (B) As tendências do sc J, u h, e μ e para a perovskita pura e baseada em aditivos. Esta figura foi reproduzida de referência 18. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55307/55307fig7large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> t &quot;fo: manter-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig8.jpg" /> Figura 8: As características de desempenho da fotovoltaica. (A) características corrente-tensão de dispositivos sob uma iluminação de 100 mW / cm 2, obtida usando diferentes tipos de haletos de catião monovalente adicionados à solução de fonte de chumbo. (B) eficiência de Incidentes fotão em corrente (IPCE) espectros em função do comprimento de onda da luz monocromática para as células intactas perovskite, baseados-agi CuBr-, CuI-, NaI-, e solares. Esta figura foi reproduzida de referência 18. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55307/55307fig8large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Tipo de Amostra </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 UM h </td></tr><tr><td></td><td> (mA cm-2) </td><td> (V) </td><td></td><td> (%) </td><td> (cm2 / Vs) </td><td> (cm2 / Vs) </td><td> (MeV) </td><td> (MeV) </td></tr><tr><td> primitivo </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> Cul </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> Nal </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> Tabela 1: fotovoltaicas e de transporte de carga parâmetros do PSC. Resumo dos parâmetros fotovoltaicos derivados de medições JV e mobilidades de débito, juntamente com a energia de activação para as células solares cristalinas perovskita e baseados em aditivos que mostram o melhor desempenho e foram fabricated usando o método de deposição de duas etapas. É notável que as estatísticas dos parâmetros fotovoltaicos seguir a mesma tendência que os melhores dispositivos desempenho. Esta tabela foi reproduzida de referência 18.

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Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Aqui, apresentamos um protocolo para ajustar as propriedades de CH-processados solução de 3 NH 3 PBI 3 através da incorporação de aditivos de cátions monovalentes, a fim de conseguir células solares perovskita altamente eficientes.

Monovalente Cation Doping de CH<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; For eficientes células solares Perovskita

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 de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

16.5K visualizações.  University of Cambridge.  Aqui, apresentamos um protocolo para ajustar as propriedades de CH-processados solução de 3 NH 3 PBI 3 através da incorporação de aditivos de cátions monovalentes, a fim de conseguir células solares perovskita altamente eficientes. 

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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.

Fabricação de Solução totalmente processado inorgânicos nanocristais fotovoltaicos Devices

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

Engenharia

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.

Influência do híbrido Métodos perovskita Fabricação na formação do filme, Estrutura Eletrônica e desempenho da célula solar

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

Química

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.

Processo de solução assistida por Vapor de baixa pressão para banda sintonizável Gap Pinhole-free Methylammonium chumbo haleto perovskita filmes

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.

Recombinação Dynamics em Thin-film materiais fotovoltaicos via Condutividade Microondas resolvida no tempo

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%.

Recozimento de infravermelho flash para processamento de células solares 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.

Principais fatores que afetam o desempenho do Sb2S3-sensibilizadas células solares durante um Sb2S3 deposição através de SbCl3-tioureia solução-processamento complexo

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.

Uma tecnologia Microfluidic Modular para estudos sistemáticos de nanocristais semicondutores coloidal

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.

Solução-processados "Prata-bismuto-iodo" ternário filmes finos para absorventes de chumbo fotovoltaicos

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.

Jato de tinta de impressão de todas as tintas de perovskita iodetos inorgânicos para aplicações fotovoltaicas

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.

Monovalente Cation Doping de CH

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