An efficient organic solvent-free solution-processing strategy for high-mobility metal chalcogenide film growth
An efficient organic solvent-free solution-processing strategy for high-mobility metal chalcogenide film growth
复制标题
用于高迁移率金属硫属化物薄膜生长的高效无有机溶剂溶液处理策略
DOI：
10.1039/c6gc02489k
复制
发表时间：
2017-02
期刊：
影响因子：
9.8
通讯作者：
Zou Guifu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhao Jie;Jeon Il;Yi Qinghua;Jain Menka;Rummeli Mark H.;Song Pingyuan;Matsuo Yutaka;Zou Guifu
通过化学溶液方法生长高质量金属硫属化物膜的主要挑战之一是避免在制造过程中使用挥发性/有害有机溶剂。在此，我们展示了一种无有机溶剂的溶液处理方法，该方法具有能够生长多种金属硫属化物膜的能力。通过将所需的金属离子与非挥发性和非易燃性离子液体前体溶液组合来制备处理溶液。这些稳定、均匀的溶液可以形成各种高质量、均匀的金属硫属化物薄膜。由于在该方法中使用的化学计量的容易和即时的控制，多元素化合物半导体（例如五元Cu 2 ZnSn（S，Se）4）的带隙可以容易地从1.01eV的Cu 2 ZnSnSe 4调整到1.52eV的Cu 2 ZnSnS 4。在室温下，当载流子浓度为3.24 × 1016 cm-3时，所得薄膜的空穴迁移率最大为56.9 cm 2 V-1 s-1。基于Cu 2 ZnSnS 4的太阳能电池显示出5.68%的效率，这与报道的通过涉及有机溶剂的方法制备的太阳能电池的效率（5.0-6.4%）相当。
One of the primary challenges for high-quality metal chalcogenide film growth by a chemical solution approach is to avoid the use of volatile/hazardous organic solvents during the fabrication processes. Herein, we demonstrate an organic solvent-free solution processing method which has the ability to enable growth of a diverse range of metal chalcogenide films. The processing solution is prepared by combining the required metal ions with non-volatile and non-flammable ionic liquid precursor solutions. These stable and homogeneous solutions can form a variety of high-quality and uniform metal chalcogenide films. Due to the facile and instant control of the stoichiometry used in this method, the band gap of multi-element compound semiconductors, for example quinary Cu2ZnSn(S,Se)4, can be easily tuned from 1.01 eV of Cu2ZnSnSe4 to 1.52 eV of Cu2ZnSnS4. The resulting film also shows high hole mobility with a maximum of 56.9 cm2 V−1 s−1 for a carrier concentration of 3.24 × 1016 cm−3 at room temperature. Cu2ZnSnS4-based solar cells displayed an efficiency of 5.68%, which is comparable to the reported efficiencies of solar cells prepared by methods involving organic solvents (5.0–6.4%).
登录
查看更多内容
影响因子：
64.8
作者：
Nomura, K;Ohta, H;Hosono, H
通讯作者：
Hosono, H
影响因子：
64.8
作者：
Mitzi, DB;Kosbar, LL;Afzali, A
通讯作者：
Afzali, A
掺杂 SrTiO3 上的单层 FeSe 薄膜具有 100 K 以上的超导性
影响因子：
41.2
作者：
Ge, Jian-Feng;Liu, Zhi-Long;Jia, Jin-Feng
通讯作者：
Jia, Jin-Feng
影响因子：
38.3
作者：
Acerce, Muharrem;Voiry, Damien;Chhowalla, Manish
通讯作者：
Chhowalla, Manish
影响因子：
64.8
作者：
Zhao, Li-Dong;Lo, Shih-Han;Kanatzidis, Mercouri G.
通讯作者：
Kanatzidis, Mercouri G.