PL231379B1 - Sposób wytwarzania cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego opartego na strukturze quasizerowymiarowej oraz cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego oparty na strukturze quasizerowymiarowej wytworzony tym sposobem - Google Patents
Sposób wytwarzania cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego opartego na strukturze quasizerowymiarowej oraz cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego oparty na strukturze quasizerowymiarowej wytworzony tym sposobemInfo
- Publication number
- PL231379B1 PL231379B1 PL418407A PL41840716A PL231379B1 PL 231379 B1 PL231379 B1 PL 231379B1 PL 418407 A PL418407 A PL 418407A PL 41840716 A PL41840716 A PL 41840716A PL 231379 B1 PL231379 B1 PL 231379B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- layer
- qds
- type
- quantum dots
- thin
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 52
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 25
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title claims description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 88
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims description 78
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 36
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 30
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 22
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 15
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 15
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 12
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 9
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 claims description 6
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 claims description 6
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims description 6
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 6
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 claims description 5
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 claims description 4
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 claims description 4
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 4
- 238000013084 building-integrated photovoltaic technology Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000025174 PANDAS Diseases 0.000 description 1
- 208000021155 Paediatric autoimmune neuropsychiatric disorders associated with streptococcal infection Diseases 0.000 description 1
- 240000000220 Panda oleosa Species 0.000 description 1
- 235000016496 Panda oleosa Nutrition 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N alumanylidynearsane;gallanylidynearsane Chemical compound [As]#[Al].[As]#[Ga] FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N aluminium arsenide Chemical compound [As]#[Al] MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego opartego na strukturze quasizerowymiarowej oraz cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego oparty na strukturze quasizerowymiarowej wytworzony tym sposobem.
Kropki kwantowe to półprzewodniki o zerowym i arowej strukturze, w których ruch elektronów jest ograniczony we wszystkich trzech kierunkach, a energia elektronu jest skwantowana, przy czym kropki te są szczególnym typem nanocząsteczek, których charakterystyki są ściśle związane z ich rozmiarem. Im mniejsza jest średnica, kropki kwantowej tym większa jest przerwa wzbroniona, pomiędzy wierzchołkiem pasma walencyjnego i, dnem pasma przewodnictwa. Przykładowo im mniejsza jest średnica cząstek tym widmo emisyjne przesuwa się w stronę fal krótszych, a zjawisko to zostało nazwane kwantowym efektem rozmiaru (Quantum Size Effect). Nanocząstki są zatem klasą materiałów, których właściwości są definiowane przez cechy cząstek o rozmiarach mniejszych od 100 nm. Zmiana kształtu oraz wielkości nanocząstek wpływa na takie właściwości jak: długość fali emisji, właściwości magnetyczne oraz transport ładunku w systemach półprzewodnikowych. Kluczowym elementem jest wykorzystanie nanocząstek w projektowaniu materiałów, których właściwości mogą być kontrolowane przez skalę wielkości nanocząstek, które mogą być użyte jako części składowe urządzeń oraz systemów funkcjonalnych wykorzystujących nowe technologie, korzystnie także w ogniwach słonecznych, instalacjach BIPV - w których kropki kwantowe jako sensybilizatory zaadsorbowane są na fotoelektrodzie. Do najczęściej syntetyzowanych kropek kwantowych należą struktury zbudowane z, CdSe, CdTe oraz CdSe/CdS a w skutek niewielkich ich rozmiarów 1 do 100 nm mają one dyskretne poziomy energetyczne podobne do występujących w atomach.
Znane są ogniwa fotowoltaiczne (słoneczne) składające się z przewodzącej płytki szklanej i przeciwelektrody oraz z umieszczonej pomiędzy nimi fotoelektrody z TiO2 sensybilizowanej kropkami kwantowymi z elektrolitem.
Znana jest także metoda otrzymywania cienkich jednorodnych warstw transparentnych o przewodnictwie elektronowym polegająca na rozpylaniu magnetronowym na powierzchnię szyby szklanej domieszkowanego tlenku cyny (SnO2).
Znane jest również z opisu patentowego US 6346431 urządzenie oparte na kropkach kwantowych pracujące w zakresie bliskiej podczerwieni oraz sposób jego wytwarzania. Urządzenie to stanowi diodę i ma strukturę warstwową, wykorzystującą kropki kwantowe, zwane samo-rosnącymi kropkami GaAs/ LnAs. Wytwarza się je w ten sposób, że na podłoże z arsenku galu nanosi się pierwszą warstwę zwilżającą z arsenku indu, a następnie warstwę arsenku galu mocno domieszkowaną indem Inx Ga (1-x) As, która na skutek niedopasowania sieciowego ulega samorzutnie przemianie na małe grudki nanometrowych rozmiarów nazywane kropkami kwantowymi samo-rosnącymi GaAs/LnAs. Następnie nanosi się warstwę buforową, na którą nakłada się warstwę zaporową z niedomieszkowanego arsenku galowo-glinowego w postaci Al(y)Ga(1-y)As. Po obu stronach struktury warstwowej nanosi się elektrody, z których każda jest wykonana na podłożu domieszkowanej warstwy kontaktowej, przy czym elektrody te połączone są ze źródłem zasiania. Emisja promieniowania podczerwonego (w bliskiej podczerwieni) zachodzi wówczas gdy elektrody podłączy się do źródła zasilania (w układzie diody fotoluminescencyjnej), lub naświetli warstwę arsenku galu stanowiącą podłoże. W celu wytwarzania koherentnych fotonów wykorzystuje się tam ekscytony, tj. pary elektronowo dziurowe w samorosnących kropkach kwantowych, które wiążą równocześnie i elektrony 1 dziury, a w przypadku lasera ekscytonowego światło powstaje w wyniku rekombinacji promienistej pary elektron-dziura w kropce kwantowej. Energia fotonu jest wtedy rzędu przerwy wzbronionej półprzewodnika, co odpowiada promieniowaniu czerwonemu lub bliskiej podczerwieni dla kropek GaAs/LnAs.
Z kolei, z polskiego opisu patentowego nr PL 203033 znane jest urządzenie na kropkach kwantowych do generacji koherentnego promieniowania w dalekiej podczerwieni oraz sposób wytwarzania inwersji obsadzeń w matrycy kropek kwantowych zadawanych polem elektrycznym w wąskiej studni kwantowej w heterostrukturze półprzewodnikowej. Istota urządzenia na kropkach kwantowych według tego wynalazku polega na tym, że struktura warstwowa jest osadzona pomiędzy metalowymi elektrodami, z których elektroda dolna wykonana jest w postaci warstwy przewodzącej ciągłej, natomiast elektroda górna jest wykonana w postaci warstwy metalowej perforowanej. Struktura warstwowa z elektrodami stanowi kondensator, w którym pomiędzy metalowymi elektrodami na podłożu ma naniesioną barierę dolną oraz barierę górną, przy czym pomiędzy barierami jest studnia kwantowa.
PL 231 379 B1
Kształt i rozmiary otworków elektrody górnej, określają potencjał wiążący elektrony w małych nanometrowych obszarach studni kwantowej, które stanowią kropki kwantowe. Korzystnie podłoże wykonane jest z arsenku galowo-glinowego Alo,3Gao,7As domieszkowanego chromem Cr, bariera dolna i górna z warstwy niedomieszkowanego arsenku galowo-glinowego w postaci Al0,3Ga0,7As, natomiast studnia kwantowa z warstwy arsenku galu GaAs.
W urządzeniu według tego wynalazku wykorzystuje się całkowicie inne kropki kwantowe, a mianowicie kropki kwantowe wytwarzane przy pomocy pola elektrycznego, tzn. przy pomocy elektrostatycznego ogniskowania elektronów w cienkiej studni kwantowej typu Ga(Al)As. Grubość studni jest rzędu 2 nm, co zapewnia, quasi-dwuwymiarowy ruch elektronów w studni. Wielowarstwową strukturę studni kwantowej wytwarza się w standardowy sposób, tzn. metodami epitaksji z wiązki molekularnej (MBI)nakłada się warstwy barier Al0,3 Ga0,7 As, między którymi znajduje się cienka warstwa GaAs. Na skutek przesunięć krawędzi pasm w obu materiałach warstwa GaAs tworzy studnię kwantową, do której spływają elektrony z dodatkowej warstwy Al0,3 Ga0,7 As domieszkowanej chromem Cr w stopniu zależnym od potrzeb gęstości elektronów w studni. Pod strukturą studni umieszcza się cienką ciągłą elektrodę metalową, zaś nad studnią umieszcza się elektrodę perforowaną wykonaną metodą litografii jonowej lub elektronowej z cienkiej warstwy metalowej. Elektrody te, po podłączeniu napięcia, elektrycznego, wytwarzają odpowiednio zmodulowany przestrzennie rozkład pola elektrycznego związany z perforacją górnej elektrody, prowadzący do bocznego potencjału wiążącego dla elektronów w studni kwantowej, który jest równocześnie potencjałem odpychającym dla dziur. W przeciwieństwie do kropek samo-rosnących, puste kropki zadawane polem elektrycznym wiążą, zatem tylko elektrony, a nie ekscytony.
Z kolei istota sposobu nanoszenia inwersji obsadzeń w matrycy kropek kwantowych zadawanych polem elektrycznym według tego wynalazku polega na tym, że cyklicznie włącza się i wyłącza napięciowy sygnał sterujący doprowadzony do elektrod, pomiędzy którymi jest umieszczona półprzewodnikowa heterostruktura z cienką studnią kwantową, w której przestrzennie zmodulowane pole elektryczne, elektrodą perforowaną, wiąże elektrony w małych obszarach kropek kwantowych, w wyniku czego uzyskuje się inwersję obsadzeń stanów elektronowych w tych kropkach. Po czym emituje się koherentne fotony w zakresie dalekiej podczerwieni, o długości fali odpowiadającej odległości energetycznej między stanami w kropkach kwantowych, przy czym napięciowy sygnał sterujący włącza się szybko i nieadiabatyczne. Sygnałem sterującym, którym włącza się i wyłącza cyklicznie matrycę kropek kwantowych, wytwarza się narastającą, liczbę koherentnych fotonów promieniowania podczerwonego w przestrzeni pomiędzy lustrami rezonatora optycznego aż do uzyskania w rezonatorze promieniowania koherentnego o pożądanej mocy.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania cienkowarstwowego konwertera energii promieniowania elektromagnetycznego wykorzystującego nowy sposób nanoszenia na półprzewodnikowe podłoże cienkiej warstwy niskowymiarowych struktur w postaci kropek kwantowych w zakresie od 10 nm do kilkuset nanometrów stwarzając, możliwość zmiany stopnia transparentności ich warstwy przewodzącej w szerokim zakresie. Dalszym celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji quasizerowymiarowego konwertera energii promieniowania, elektromagnetycznego zawierającego warstwę niskowymiarowych struktur kropek, kwantowych QDs z możliwością jego wykorzystania do pełnienia funkcji generatora fotowoltaicznego w instalacjach energii odnawialnej zwłaszcza w panelach i lamelach fotowoltaicznych w tym w instalacjach BIPV.
Istota sposobu wytwarzania cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego posiadającego strukturę warstwową, opartą na zerowymiarowych strukturach, kropek kwantowych polega na tym, że realizowana jest w sześciu ściśle powiązanych ze sobą i następujących po sobie etapach technologicznych polegających na tym, że:
- w etapie pierwszym na jedne powierzchnie uprzednio oczyszczonych dwóch płytek szklanych o grubościach g = 0,5-4,0 mm, hartowanych termicznie lub wzmocnionych chemicznie metodą wymiany jonowej w kąpieli solankowej napyla się metodą magnetronową transparentne warstwy przewodzące korzystnie TCO o grubości 400-600 nm i transparentności powyżej 80% dla zakresu fali elektromagnetycznej widzialnej o długości λ = 400-800 nm oraz 75% dla zakresu tej fali o długości λ = 800-1600 nm i o rezystancji do 10 Ohm/sq, przy czym w utworzonych w tych warstwach na przeciwległych sobie ich końcach kanałkach osadza się elektrodę dodatnią i elektrodę ujemną;
- w etapie drugim na napyloną na płytkę szklaną warstwę przewodzącą (3) i elektrodę dodatnią metodą sitodruku nanosi się nanocząsteczkową-półprzewodnikową warstwę z dwutlenku tytanu TiO2 o grubości 400-650 nm;
PL 231 379 B1
- w etapie trzecim niesioną na płytkę szklaną w etapie drugim warstwę TiO2 poddaje się suszeniu w zakresie temperatur 60oC-120°C w czasie 20-25 minut oraz w zakresie temperatur 120°C-70°C w czasie 20-25 minut, a następnie wypalaniu polegającemu na ogrzewaniu w czasie 1,5h-2h do temperatury około 480°C, wygrzewaniu w tej temperaturze w czasie 25-30 minut, a następnie studzeniu w czasie około 3 h do temperatury otoczenia, uzyskując trwałe połączenie tej warstwy z warstwą przewodzącą TCO;
- w etapie czwartym na wysuszoną i wypaloną warstwę z dwutlenku tytanu TiO2 metodą sprayów (nFOG) - nanosi się warstwę zerowymiarowych struktur kropek kwantowych QDs o grubości 50-600nm i o średnicy 2-12 nm z roztworem, których strukturę stanowi mieszanina tych kropek składająca się, korzystnie z selenku kadmu pokrytego warstwą siarczku cynku (CdSe/ZnS) o zakresie emisji 450-650 nm oraz z toluenu spełniającego także funkcję nośnika drobnych struktur nanokrystalicznych QDs;
- w etapie piątym na otrzymaną warstwę zerowymiarowych struktur kropek kwantowych również metodą natryskową (sprayów) nanosi się wysoko wydajną powłokę transportową typu HTL o grubości 200-5000 nm wykonaną z trwałego polimeru przewodzącego prąd elektryczny korzystnie typu „PEDOT”, po czym:
- w etapie szóstym na otrzymanej powłoce transportowej typu HTL umieszcza się warstwę przewodzącą TCO z przylegającą do niej elektrodą ujemną drugiej płytki szklanej, którą metodą laminacji za pomocą foli laminacyjnej korzystnie typu „EVA” łączy się z pierwszą płytką poprzez powierzchnie czołowe warstwy przewodzącej TCO, warstwy transportowej, warstwy kropek kwantowych QDs i warstwy półprzewodnikowej TiO2, w wyniku czego uzyskuje się monolityczny konwerter promieniowania elektromagnetycznego.
Korzystnym jest, gdy obie transparentne warstwy przewodzące stanowi półprzewodnikowy tlenek indowo-cynowy ITO, lub grafen.
Korzystnym jest także, gdy jako kropki kwantowe stosuje się: hydrofilowe kropki kwantowe QDs, stanowiące zawiesinę w kwasie oleinowym lub w toluenie lub jako kropki kwantowe stosuje się ZnO z rozpuszczalnikiem stanowiącym obojętny rozpuszczalnik organiczny wybrany z grupy heksan lub pentan lub gdy stosuje się hydrofobowe kropki kwantowe typu CdTe, stanowiące zawiesinę w wodzie lub gdy jako kropki kwantowe stosuje się ZnCuLnS/ZnS w toluenie lub CdS w toluenie lub PbS/CdS.
Korzystnym jest również gdy nanocząsteczkową - półprzewodnikową warstwę nanoszoną metodą sitodruku stanowi ZnOAl lub TiO2:Ta oraz gdy jako powłokę transportową typu HTL stosuje się sulfonian polistyrenu stanowiący polimerową mieszaninę typu „PEDOT: PSS”.
Z kolei istota cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego opartego na strukturze quasizerowymiarowej kropek kwantowych, posiadającego strukturę warstwową wyposażoną w elektrodę dodatnią i elektrodę ujemną polega na tym, że składa się on z dwóch zewnętrznych płytek szklanych o grubościach g = 0,5-4,0 mm, hartowanych termicznie lub wzmocnionych chemicznie metodą jonów w kąpieli solankowej, których powierzchnie wewnętrzne połączone są nierozłącznie z transparentnymi warstwami przewodzącymi z tlenków metali korzystnie TCO o grubości 400-600 nm, wyposażonymi na swych przeciwległych końcach w elektrodę dodatnią i elektrodę ujemną, przy czym z warstwą przewodzącą wraz z jej elektrodą dodatnią pierwszej płyty szklanej połączona jest nierozłącznie nanocząsteczkowa - półprzewodnikowa warstwa z dwutlenku tytanu TiO2 o grubości 500-2000 nm, a z nią połączona jest trwale metodą sprayów warstwa zerowymiarowych struktur kropek kwantowych o grubości 50-600 nm i o średnicy 2-12 nm typu QDs, na której osadzona jest również metodą sprayów wysokowydajna powłoka transportowa typu HTL o grubości 200-5000 nm wykonana z trwałego polimeru przewodzącego prąd elektryczny, korzystnie typu „PEDOT”, na której umieszczona jest elektroda ujemna wraz z warstwą przewodzącą, które połączone są z drugą płytą szklaną, której ścianki boczne są zlaminowane za pomocą foli laminacyjnej korzystnie typu „EVA” ze ściankami bocznymi obu warstw przewodzących, warstwy transportowej HTL warstwy kropek kwantowych QDs i warstwy półprzewodnikowej TiO2, oraz ze ściankami bocznymi pierwszej płytki szklanej tworząc monolityczny cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego.
Korzystnym jest, gdy transparentne warstwy przewodzące tego konwertera stanowi półprzewodnikowy tlenek indowo-cynowy (ITO) lub grafen. Korzystnym jest także, gdy strukturę kropek kwantowych typu QDs stanowi mieszanina tych kropek składająca się korzystnie z selenku kadmu w otoczce siarczku cynku (CdSe/ZnS) o zakresie emisji 450-650 nm oraz z rozpuszczalnika, który stanowi
PL 231 379 B1 toluen, lub gdy strukturę tych kropek kwantowych stanowią hydrofilowe kropki kwantowe będące zawiesiną w kwasie oleinowym lub w toluenie. Korzystnym jest również, gdy jako powłokę transportową stosuje się sulfonian polistyrenu stanowiący polimerową mieszaninę typu „PEDOT: PSS”. Korzystnym jest również gdy konwerter według wynalazku posiada on co najmniej jedną warstwę kropek kwantowych QDs o grubości 50-600nm, połączoną nierozłącznie z półprzewodnikową warstwą TiO2.
Okazało się, że zastosowana metoda sprayów (zwana metodą nFOG) umożliwia nanoszenie niskowymiarowych struktur, w tym także kropek kwantowych na podłoża ciągłe (float lub roll to roll) oraz na podłoża odseparowania (sheet to sheet). Uzyskana w ten sposób cienka warstwa konwertera promieniowania elektromagnetycznego charakteryzuje się dużą jednorodnością napylanej warstwy na dużych podłożach zarówno pod względem grubości jak i jakości, a proces nanoszenia kropek kwantowych może być realizowany w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym. Z kolei poprzez wykorzystanie struktur niskowymiarowych takich jak kropki kwantowe uzyskano cienką, a zarazem transparentną warstwę konwertera energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną, zaś w wyniku co najmniej dwukrotnego nanoszenia warstwy zawierającej niskowymiarowe struktury kropek kwantowych, a zarazem poprzez zmianę grubości tych niskowymiarowych kropek i/lub ich ilości możliwa jest zmiana stopnia transparentności warstwy przewodzącej w zakresie od 10% do 70%. Możliwe okazało się także pobudzenie warstwy niskowymiarowych kropek kwantowych, do elektroluminescencji w wyniku podłączenia; tej warstwy do zewnętrznego: źródła; zasilania, energią elektryczną: Utworzona struktura z wykorzystaniem niskowymiarowych kropek kwantowych QDs pozwala na integrację, cienkiej warstwy, konwertera w pandach i/lub lamelach szeroko stosowanych w instalacjach energii odnawialnej typu fotowoltaicznego, zwłaszcza korzystnie w instalacjach typu BIPV.
Przedmiot wynalazku został bliżej objaśniony w przykładach jego wykonania oraz na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia, uproszczony schemat blokowy stanowisk roboczych, sześcioetapowego sposobu wytwarzania monolitycznego cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego - konwertera fali elektromagnetycznej na energię elektryczną, opartego na strukturze quasizerowymiarowej, fig. 2 - monolityczny cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego z warstwą niskowymiarowych kropek kwantowych QDS, połączoną nierozłącznie tylko z jedną warstwą półprzewodnikową TiO2 i warstwą transparentną HTL w - przekroju pionowym, a fig. 3 - również monolityczny cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego z warstwą niskowymiarowych kropek kwantowych-QDs, umieszczonych pomiędzy, dwoma - warstwami półprzewodnikowymi TiO2 połączonymi z nimi nierozłącznie w przekroju pionowym.
P r z y k ł a d 1
Jak pokazano na rysunku fig. 1 sposób wytwarzania monolitycznego cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego, opartego na strukturach quasizerowymiarowych realizowany jest w sześciu następujących po sobie etapach, polegających na tym, że:
- w pierwszym: etapie uprzednio .oczyszczone .dwie cienkie płyty szklane 1 i 2 o, grubości 0,5 mm, wzmocnione chemicznie metodą wymiany jonów w kąpieli solankowej, umieszcza się w komorze urządzenia magnetronowego „M” i na ich jedne powierzchnie napyla się transparentne warstwy przewodzące TCO (Transparent Conductiwe Oxide) 3 i 4 o grubości 400 nm, transparentności 80% z zakresu Vis 400-800 nm i o rezystancji 10 Ohm/sq, przy czym na przeciwległych; końcach obu tych warstw pozostawia-się kanałki prostokątne 5 i 6 o głębokości 200 nm, w które nanosi się lakier przewodzący, spełniający funkcję elektrody dodatniej 7 - dodatniego bieguna elektrycznego i elektrody ujemnej 8 - ujemnego bieguna elektrycznego, po czym:
- w drugim etapie płytę: szklaną 1 z elektrodą dodatnią 7 i napyloną na nią warstwą przewodzącą TCO 3 umieszcza się w urządzeniu sitodrukującym „S” i na powierzchni tej warstwy przewodzącej oraz na powierzchni tej elektrody metodą sitodruku nanosi się nanocząsteczkową - półprzewodnikową warstwę 9 z dwutlenku tytanu TiO2 o grubości 400 nm, po czym:
- w trzecim etapie otrzymany półwyrób umieszcza się w piecu tunelowym „PT” i poddaje cyklicznemu suszeniu warstwy TiO2 9 w zakresie temperatur 60°C-120°C w czasie 25 minut oraz w zakresie temperatur 120°C-70°C w czasie 25 minut, a następnie wypalaniu polegającemu na ogrzewaniu w czasie dwóch godzin do temperatury 470°C, wygrzewaniu w tej temperaturze w czasie 30 minut, po czym studzi się je w czasie trzech godzin do temperatury otoczenia, w wyniku czego warstwa TiO2 9 zostaje trwale połączona poprzez warstwę przewodzącą TCO 3 z płytą szklaną 1 ;
- w czwartym etapie tak wykonany półwyrób przemieszcza się na stanowisko wyposażone w pneumatyczne urządzenie natryskowe „UN” i za pomocą jej dyszy metodą sprayową na powierzch6
PL 231 379 B1 nię warstwy 9 z dwutlenku tytanu nanosi się dwukrotnie warstwę 10 quasizerowymiarowych kropek kwantowych QDs o grubości 50 nm, których strukturę stanowi mieszanina tych kropek o średnicy 2-6 nm składających się z selenku kadmu pokrytego warstwą siarczku cynku (CdSe/ZnS) o zakresie emisji 450-650 nm oraz z rozpuszczalnika typu toluen, który spełnia także funkcję nośnika tych drobnych struktur nanokrystalicznych QDs, po czym,
- w piątym etapie za pomocą dyszy tego samego urządzenia natryskowego „UN” na otrzymaną w etapie czwartym warstwę 10 kropek kwantowych QDs nanosi się wysoko wydajną powłokę transportową 11 typu HTL (Hole Transporting Layer) o grubości 200 nm, wykonaną z trwałego polimeru przewodzącego prąd elektryczny typu „PEDOT” (Poli(3,4-etyleno-1,4-dioksytiofenu), a następnie;
- w szóstym etapie na, powłoce transportowej 11 umieszcza się znanym sposobem drugą płytę szklaną 2 o grubości również 0,5 mm połączoną trwale z powłoką 4 przewodzącą TCO i elektrodą ujemnego bieguna elektrycznego 8, tak aby ta powłoka i elektroda przylegały do tej powłoki transportowej HTL 11, po czym obie płyty szklane 1 i 2 wraz z ich warstwami przewodzącymi TCO 3 i 4 oraz warstwą transportową 11, warstwą kropek kwantowych QDs. 10 i warstwę dwutlenku tytanu 9 łączy się ze sobą trwale na ich obwodach znaną metodą laminacji za pomocą folii laminacyjnej 12 typu EVA, ogrzewając całość do temperatury 125°C, w wyniku czego otrzymuje się monolityczny cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego 13 oparty na strukturze quasizerowymiarowych kropek kwantowych QDs.
P r z y k ł a d 2
Jak pokazano na rysunku fig. 1 sposób wytwarzania monolitycznego cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego, opartego na strukturach quasizerowymiarowych realizowany jest w sześciu następujących po sobie etapach, polegających na tym, że:
- w pierwszym etapie uprzednio oczyszczone dwie cienkie płyty szklane 1 i 2 o grubości 4,0 mm, wzmocnione chemicznie metodą wymiany jonów w kąpieli solankowej umieszcza się w komorze urządzenia magnetronowego „M” i na ich jedne powierzchnie napyla się transparentne warstwy przewodzące TCO (Transparent Conductive Oxide) 3 i 4 o grubości 650 nm, transparentności 75% z zakresu Vis 800-1600 nm i o rezystancji 7 Ohm/sq, przy czym na przeciwległych końcach obu tych warstw pozostawia- się kanałki prostokątne 5 i 6 o głębokości 300nm, w których umieszcza się przewodzącą taśmę, klejącą, spełniającą funkcję elektrody dodatniej, 7 - dodatniego bieguna elektrycznego i elektrody ujemnej 8 ujemnego bieguna elektrycznego, po czym:
- w drugim etapie płytę szklaną 1 z elektrodą dodatnią 7 i napyloną na nią warstwą przewodzącą TCO 3 umieszcza się w urządzeniu sitodrukującym „S” i na powierzchni tej warstwy przewodzącej oraz na powierzchni tej elektrody metodą sitodruku nanosi się nanocząsteczkową - półprzewodnikową- warstwę 9 z .dwutlenku tytanu TiO2 o grubości 2000 nm, po czym:
- w trzecim etapie otrzymany półwyrób .umieszcza się w piecu tunelowym „PT” i poddaje cyklicznemu, suszeniu warstwy TiO2 9 w zakresie temperatur 60°C-120°C w czasie 25 minut oraz w zakresie temperatur 120°C-70°C w czasie 25 minut, a następnie-wypalaniu polegającemu na ogrzewaniu w czasie dwóch godzin do temperatury 485°C, wygrzewaniu w tej temperaturze w czasie 30 minut, po czym studzi się je w czasie trzech godzin do temperatury otoczenia, w wyniku czego warstwa TiO2 9 zostaje, trwale połączona poprzez warstwę przewodzącą TCO 3 z płytą szklaną 1 ;
- w czwartym etapie tak wykonany półwyrób przemieszcza się na stanowisko wyposażone w pneumatyczne urządzenie natryskowe „UN” i za pomocą jej dyszy metodą sprayową na powierzchnię warstwy 9 z dwutlenku tytanu nanosi się czterokrotnie warstwę 10 quasizerowymiarowych kropek kwantowych QDs o grubości 600 nm, których strukturę stanowi mieszanina tych kropek o średnicy 4-12 nm składających się z CdTe rozpuszczonego w wodzie o zakresie emisji 450-650 nm, który spełnia także funkcję nośnika tych drobnych struktur nanokrystalicznych QDs, po czym
- w piątym etapie za pomocą dyszy tego samego urządzenia natryskowego „UN” na otrzymaną w etapie czwartym warstwę 10 kropek kwantowych QDs nanosi się wysokowydajną powłokę transportową 11 typu HTL (Hole Transporting Layer) o grubości 5000 nm wykonaną z trwałej polimerowej mieszaniny dwóch jonomerów przewodzących prąd elektryczny typu „PEDOT: PSS”;
- w szóstym etapie na powłoce transportowej 11 umieszcza się znanym sposobem drugą płytę szklaną 2 o grubości również 4,0 mm połączoną trwale z powłoką przewodzącą TCO 4 i elektrodą ujemnego, bieguna elektrycznego 8, tak aby ta powłoka i elektroda, przylegały do tej powłoki transportowej HTL 11, po czym obie płyty szklane 1 i 2 wraz z ich warstwami przewodzącymi 1 TCO 3. i 4 oraz warstwą transportową 11, warstwą kropek kwantowych QDs 10 i warstwę dwutlenku tytanu 9 łączy się ze sobą trwale na ich obwodach znaną metodą latninacji za pomocą, folii laminacyjnej 12 typu PVB
PL 231 379 B1 ogrzewając całość do temperatury 135°C, w wyniku czego otrzymuje się monolityczny cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego 13 oparty na strukturze quasizerowymiarowych kropek kwantowych QDs.
P r z y k ł a d 3
Cienkowarstwowy monolityczny konwerter promieniowania elektromagnetycznego z warstwą niskowymiarowych kropek kwantowych składa się z płyty szklanej 1 o grubości 0,5 mm hartowanej termicznie, z napyloną na jej wewnętrzną powierzchnie transparentną warstwą przewodzącą TCO 3 o grubości 400 nm, transparentności 80% dla zakresu 400-800 nm i o rezystancji 10 Ohm/sq, posiadającą na jednym, jej końcu kanałek prostokątny 5 wypełniony lakierem przewodzącym prąd elektryczny, stanowiącym elektrodę: dodatnią 7, a z ich obu powierzchniami połączona jest trwale nanocząsteczkowa - półprzewodnikowa warstwa 9 z dwutlenku tytanu TiO2 grubości 500 nm, na której umieszczona jest warstwa 10 o grubości 50 nm quasizerowymiarowych. kropek kwantowych QDs o średnicy 4-6 nm, składających się z selenku kadmu pokrytego warstwą siarczku cynku (CdSe/ZnS) o zakresie emisji 450-650 nm oraz z rozpuszczalnika typu toluen, a ponadto warstwa tych kropek kwantowych: osłonięta jest powłoką transportową 11 typu HTL o grubość i 200 nm, wykonaną; z trwałego polimeru przewodzącego prąd elektryczny typu „PEDOT”. Ponadto do górnej powierzchni warstwy transportowej 11 przylega transparentna warstwa przewodząca TCO 4 również o grubości 400 nm, transparentności 80% i o rezystancji 10 Ohm/sq napylona na kolejną płytę szklaną 2 o grubości 0,5 mm, hartowaną termicznie i wyposażoną w elektrodę 8 ujemnego bieguna elektrycznego, przy czym obie te płyty szklane 1 i 2 oraz ich warstwy przewodzące TCO 3 i 4 i warstwa przewodząca 9 na swych obwodach połączone są ze sobą trwale za pomocą folii laminacyjnej 12 typu EVA.
P r z y k ł a d 4
Cienkowarstwowy monolityczny konwerter promieniowania elektromagnetycznego z warstwą niskowymiarowych, kropek kwantowych składa się z płyty szklanej 1 o grubości 4,0 mm hartowanej termicznie, z napyloną na jej wewnętrzną powierzchnię transparentną warstwą przewodzącą TCO 3 o grubości 650 nm, transparentności 80% dla zakresu 400-00 nm i o rezystancji 8 Ohm/sq, posiadającą na jednym jej końcu kanałek prostokątny 5 wypełniony lakierem przewodzącym prąd elektryczny, stanowiącym elektrodę dodatnią 7, a z ich obu powierzchniami połączona jest trwale nanocząsteczkowa - półprzewodnikowa warstwa 9 z dwutlenku tytanu TiO2 o grubości 2000 nm, na której umieszczona jest warstwa 10 o grubości 100 nm quasizerowymiarowych kropek kwantowych QDs o średnicy 4-6 nm składających się z CdTe rozpuszczonego w wodzie o zakresie emisji 450-650 nm, a ponadto warstwa tych kropek kwantowych osłonięta' jest powłoką transportową 11 typu HTL o grubości 5000 nm , wykonaną z trwałej polimerowej mieszaniny dwóch jonów przewodzącej prąd elektryczny typu1 „PEDOT: PSS”. Ponadto do górnej powierzchni warstwy transportowej 11 przylega, transparentną warstwa przewodząca TCO 4 również o grubości 650 nm, transparentności 80% i o rezystancji 8 Ohm/sq napylona na kolejną płytę szklaną 2 o grubości 4,0 mm, hartowaną termicznie i wyposażoną w elektrodę 8 ujemnego bieguna elektrycznego, przy czym .obie te płyty szklane 1 i 2 oraz warstwy przewodzące TCO 3 i 4 i warstwa przewodząca 9 na swych obwodach połączone są ze sobą trwale za pomocą folii laminacyjnej 12 typu PVB.
P r z y k ł a d 5
Cienkowarstwowy monolityczny konwerter promieniowania elektromagnetycznego z warstwą niskowymiarowych kropek kwantowych składa się z płyty szklanej 1 o grubości 1 ,0 mm hartowanej chemicznie metodą, wymiany jonów, z napyloną na jej wewnętrzną; powierzchnię transparentną warstwą przewodzącą TCO 3 o grubości 500 nm, transparentności 75% dla. zakresu 800-1600 nm i o rezystancji 10 Ohm/sq, posiadającą, na jednym jej końcu, kanałek prostokątny 5 wypełniony lakierem przewodzącym .prąd elektryczny, stanowiącym .elektrodę dodatnią 7, a z ich obu powierzchniami połączona jest trwale nanocząsteczkowa - półprzewodnikowa warstwa 9 z dwutlenku tytanu. TiCL o grubości 1000 nm na której osadzona jest nierozłącznie warstwa 10: o: grubości 100 nm quasizerowymiarowych kropek kwantowych QDs o średnicy 4-6 nm składających-się CdS w toluenie o zakresie emisji 450-650 nm, z którą połączona jest trwale druga nanocząsteczkowa - półprzewodnikowa warstwa 9 z dwutlenku tytanu również o grubości 1000 nm na której osadzona jest nierozłącznie kolejna warstwa. 10 o grubości 1000 nm quasizerowymiarowych kropek kwantowych QDs o średnicy 4-6 nm składających się z CDS: w toluenie o: zakresie emisji 450-650 nm, z którą połączona jest nierozłącznie warstwa transportowa 11 typu HTL o grubości 2500 nm, a jej górna powierzchnia połączona jest z transparentną warstwą przewodzącą TCO 4: o grubości 500 nm, wyposażoną w osadzoną na jednym jej końcu elektrodę ujemną 8, przy czym ta warstwa TCO osadzona jest na wewnętrznej po
PL 231 379 B1 wierzchni płyty szklanej 2 o grubości 1,0 mm hartowanej chemicznie metodą wymiany jonów, zaś obie te płyty szklane 1 i 2 oraz ich warstwy przewodzące TCO 3 i 4, warstwy przewodzące 9 i 9 i warstwa transportowa 11 na swych obwodach połączone są ze sobą za pomocą folii laminacyjnej 12 typu EVA.
W dalszych przykładach wykonania cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego według wynalazku cynowe elektrody elektryczne 7 i 8 w kanałkach 5 i 6 warstw przewodzących TCO 3 i 4 nanoszono metodą napylania roztopionej cyny z zastosowaniem ultradźwięków, a warstwę półprzewodnikową TiO2 9 zastąpiono warstwą 9 wykonaną z ZnO: Al, lub. TiO2: Ta, a ponadto zastosowano hydrofitowe kropki kwantowe QDs 10 stanowiące zawiesinę w kwasie oleinowym lub w toluenie lub jako kropki kwantowe QDs 10 zastosowano ZnO, zaś jako ich rozpuszczalnik zastosowano obojętny rozpuszczalnik organiczny wybrany z grupy heksan lub pentan.
Claims (16)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego posiadającego strukturę warstwową, opartą na zerowymiarowych strukturach kropek kwantowych, znamienny tym, że realizowany jest w sześciu ściśle powiązanych ze sobą i następujących po sobie etapach technologicznych polegających na tym, że:- w etapie pierwszym na jedne powierzchnie uprzednio oczyszczonych dwóch płytek szklanych (1 i 2) o grubościach g = 0,5-4,0 mm, hartowanych termicznie tub wzmocnionych chemicznie metodą wymiany jonowej w kąpieli solankowej napyla się, metodą magnetronową transparentne warstwy przewodzące korzystnie TCO (3 i 4) o grubości 400-600 nm i transparentności powyżej 80% dla zakresu fali elektromagnetycznej widzialnej o długości 1 = 400-800 nm oraz 75% dla zakresu tej fali o długości λ = 800-1600 nm i o rezystancji do 10 Ohm/sq, przy czym w utworzonych w tych warstwach na przeciwległych sobie ich końcach kanałkach (5 i 6) osadza się elektrodę dodatnią (7) i elektrodę ujemną (8);- w etapie drugim na napyloną na płytkę szklaną (1) warstwę przewodzącą (3) i elektrodę dodatnią (7) metodą sitodruku nanosi się nanocząsteczkową - półprzewodnikową warstwę z dwutlenku tytanu TO2 (9), o grubości 400-650 nm;- w etapie trzecim niesioną na płytkę szklaną (1) w etapie drugim warstwę TiO2 (9) poddaje się suszeniu w zakresie temperatur 60°C-120°C w czasie 20-25 minut oraz w, zakresie, temperatur 120°C-70°C w czasie 20-25 minut, a następnie wypalaniu polegającemu na ogrzewaniu w czasie 1,5h-2h do temperatury około 480°C, wygrzewaniu w tej temperaturze w czasie 25-30 minut, a następnie studzeniu w czasie około 3h do temperatury otoczenia, uzyskując trwałe połączenie tej warstwy z warstwą przewodzącą TCO (3);- w etapie czwartym na wysuszoną i wypaloną warstwę z dwutlenku tytanu TiO2 (9) metodą sprayów (nFOG) nanosi się warstwę zerowymiarowych struktur kropek kwantowych QDs (10) o grubości 50-600 nm i o średnicy 2-12 nm z roztworem, których strukturę stanowi mieszanina tych kropek składająca się korzystnie z selenku kadmu pokrytego warstwą siarczku cynku (CdSe/ZnS) o zakresie emisji 450-650 nm oraz z toluenu spełniającego także funkcję nośnika drobnych struktur nanokrystalicznych QDs;- w etapie piątym na otrzymaną warstwę zerowymiarowych struktur kropek kwantowych (10) również metodą natryskową (sprayów) nanosi się wysoko wydajną powłokę transportową (11) typu HTL o grubości 200-5000 nm wykonaną z trwałego polimeru przewodzącego prąd elektryczny korzystnie typu „PEDOT”, po czym:- w etapie szóstym na otrzymanej powłoce transportowej (11) typu HTL umieszcza się warstwę przewodzącą TCO (4) z przylegającą do niej elektrodą ujemną (8) płytki szklanej (2), którą metodą laminacji za pomocą foli laminacyjnej (12) korzystnie typu „EVA” łączy się z płytką szklaną (1) poprzez powierzchnie czołowe warstwy przewodzącej TCO (3 i 4), warstwy transportowej (11), warstwy kropek kwantowych QDs (10) i warstwy półprzewodnikowej TiO2 (9), w wyniku czego uzyskuje się, monolityczny konwerter promieniowania elektromagnetycznego (13).
- 2. Sposób według zastrz. 1 , znamienny tym, że transparentne warstwy przewodzące (3 i 4) stanowi półprzewodnikowy tlenek indowo-cynowy (ITO).
- 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że transparentne warstwy przewodzące (3 i 4) stanowi grafen.PL 231 379 B1
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się hydrofilowe kropki kwantowe QDs (10) stanowiące zawiesinę w kwasie oleinowym lub w toluenie.
- 5. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że jako kropki kwantowe QDs (10) stosuje się ZnO a jako ich rozpuszczalnik stosuje się obojętny rozpuszczalnik organiczny wybrany z grupy heksan lub pentan.
- 6. Sposób według zastrz. 1 albo 4, albo 5, znamienny tym, że stosuje się hydrofobowe kropki kwantowe (10) typu CdTe stanowiące zawiesinę w wodzie.
- 7. Sposób według zastrz. 1 albo 4-6, znamienny tym, że jako kropki kwantowe (1.0), stosuje się ZnCuLnS/ZnS w toluenie lub CdS w toluenie lub PbS/CdS.
- 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nanocząsteczkową - półprzewodnikową warstwę (9) nanoszoną metodą sitodruku stanowi ZnOAl lub TiO2:Ta.
- 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako powłokę transportową (10) typu HTL stosuje się sulfonian polistyrenu stanowiący polimerową mieszaninę typu „PEDOT: PSS”.
- 10. Cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego oparty na strukturze quasizerowymiarowej kropek kwantowych, posiadający strukturę warstwową wyposażoną w elektrodę dodatnią i elektrodę ujemną, znamienny tym, że składa się z dwóch zewnętrznych płytek szklanych (1 i 2) o grubościach g = 0,5-4,0 mm, hartowanych termicznie lub wzmocnionych chemicznie metodą jonów w kąpieli solankowej, których powierzchnie wewnętrzne połączone są nierozłącznie z transparentnymi warstwami, przewodzącymi z tlenków metali korzystnie TCO; (3 i 4) o grubości 400-600 nm, wyposażonymi na swych przeciwległych końcach w elektrodę dodatnią (7) i elektrodę ujemną (8), przy czym z warstwą przewodzącą (3) wraz z jej elektrodą dodatnią (7) połączona jest nierozłącznie nanocząsteczkowa - półprzewodnikowa warstwa z dwutlenku tytanu TiO2 (9) o grubości 500-2000 nm, a z nią połączona jest trawie metodą sprayów warstwa zerowymiarowych struktur kropek kwantowych (10) o grubości 50-600 nm i o średnicy 2-12 nm typu QDs, na której osadzona jest również metodą, sprayów wysokowydajna powłoka transportowa; (II) typu HTL o grubości 200-5000 nm wykonana z trwałego polimeru przewodzącego prąd elektryczny, korzystnie typu „PEDOT”, na której umieszczona jest elektroda ujemna (8) wraz z warstwą przewodzącą (4), które połączone są z drugą płytką szklaną (2), której ścianki boczne są zlaminowane obwodowe za pomocą foli leminacyjnej (12) korzystnie typu; „EVA” ze ściankami bocznymi obu warstw przewodzących (3 i 4), warstwy transportowej HTL (11) warstwy kropek kwantowych QDs (10) i warstwy półprzewodnikowej TiO2 (9), oraz ze ściankami bocznymi pierwszej płytki (1) tworząc monolityczny cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego.
- 11. Cienkowarstwowy konwerter według zastrz. 10, znamienny tym, że jego transparentne warstwy przewodzące (3 i 4) stanowi półprzewodnikowy tlenek indowo-cynowy (ITO).
- 12. Cienkowarstwowy konwerter według zastrz. 10, znamienny tym, że jego transparentne warstwy przewodzące (3 i 4) stanowi grafen.
- 13. Cienkowarstwowy konwerter według zastrz. 10, znamienny tym, że strukturę kropek kwantowych (10) typu QDs stanowi mieszanina tych kropek składająca się. korzystnie z selenku kadmu w otoczce siarczku cynku (CdSe/ZnS) o zakresie emisji 450-650 nm oraz z rozpuszczalnika, który stanowi toulen.
- 14. Cienkowarstwowy konwerter według zastrz. 10 albo 13, znamienny tym, że strukturę kropek kwantowych (10) QDs stanowią hydrofilowe kropki kwantowe będące zawiesiną w kwasie oleinowym lub w toluenie.
- 15. Cienkowarstwowy konwerter według zastrz. 10, znamienny tym, że jako powłokę transportową (11) stosuje się sulfonian polistyrenu stanowiący polimerową mieszaninę typu „PEDOT: PSS”.
- 16. Cienkowarstwowy konwerter według zastrz. 10, znamienny tym, że posiada, co najmniej, jedną warstwę kropek kwantowych; QDs (10) o grubości 50-600 nm, połączoną nierozłącznie z półprzewodnikową warstwą TiO2 (9).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL418407A PL231379B1 (pl) | 2016-08-20 | 2016-08-20 | Sposób wytwarzania cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego opartego na strukturze quasizerowymiarowej oraz cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego oparty na strukturze quasizerowymiarowej wytworzony tym sposobem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL418407A PL231379B1 (pl) | 2016-08-20 | 2016-08-20 | Sposób wytwarzania cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego opartego na strukturze quasizerowymiarowej oraz cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego oparty na strukturze quasizerowymiarowej wytworzony tym sposobem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL418407A1 PL418407A1 (pl) | 2018-02-26 |
| PL231379B1 true PL231379B1 (pl) | 2019-02-28 |
Family
ID=61227712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL418407A PL231379B1 (pl) | 2016-08-20 | 2016-08-20 | Sposób wytwarzania cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego opartego na strukturze quasizerowymiarowej oraz cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego oparty na strukturze quasizerowymiarowej wytworzony tym sposobem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL231379B1 (pl) |
-
2016
- 2016-08-20 PL PL418407A patent/PL231379B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL418407A1 (pl) | 2018-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7968792B2 (en) | Quantum dot sensitized wide bandgap semiconductor photovoltaic devices & methods of fabricating same | |
| US12183521B2 (en) | Perovskite solar cell configurations | |
| US20180309078A1 (en) | Quantum dots light emitting diode and fabricating method thereof, display panel and display apparatus | |
| JP7204890B2 (ja) | 電極の製造方法および光電変換素子の製造方法 | |
| US10897022B2 (en) | Organic solar module and/or fabrication method | |
| KR20180033074A (ko) | 유-무기 복합 태양전지 및 유-무기 복합 태양전지 제조방법 | |
| DE102008060179A1 (de) | Solarzelle mit elektrostatischen Lokalfeldern im photoaktiven Bereich | |
| JP2015076557A (ja) | 有機薄膜太陽電池の製造方法 | |
| PL231379B1 (pl) | Sposób wytwarzania cienkowarstwowego konwertera promieniowania elektromagnetycznego opartego na strukturze quasizerowymiarowej oraz cienkowarstwowy konwerter promieniowania elektromagnetycznego oparty na strukturze quasizerowymiarowej wytworzony tym sposobem | |
| JP5031019B2 (ja) | 太陽電池カバー、その製造方法及び融雪方法 | |
| JP2013197514A (ja) | 太陽電池 | |
| Nguyen | Organic Electronics 1: Materials and Physical Processes | |
| US20150367616A1 (en) | Pressure-transferred components | |
| JP5621804B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| KR102588434B1 (ko) | 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법 | |
| Park et al. | Enhancement of photo-current conversion efficiency in a CdS/CdSe quantum-dot-sensitized solar cell incorporated with single-walled carbon nanotubes | |
| JP2014135445A (ja) | 半導体デバイス、太陽電池、発光素子及び受光素子の製造方法 | |
| KR20180122268A (ko) | 유기 태양 전지의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 유기 태양 전지 | |
| US11728455B2 (en) | Method of manufacturing μ-tandem photovoltaic cells and μ-tandem photovoltaic cell produced by this method | |
| CN111416058A (zh) | 一种导电薄膜、显示装置和显示装置的制作方法 | |
| JP2009295448A (ja) | 光電変換素子、光電変換素子の製造方法および電子機器 | |
| JP4922568B2 (ja) | 色素増感型太陽電池用電極 | |
| JP2013201186A (ja) | 太陽電池 | |
| Zawadzka et al. | Electron Transport Layers for Perovskite Solar Cells | |
| CN121646098A (zh) | 太阳能电池组件及制备方法、发电装置和用电装置 |