Organometal halide perovskite materials, due to the tunability of their electronic and optical properties by control of composition and structure, have taken a position of significant importance in optoelectronic applications such as photovoltaic and lighting devices. Despite numerous studies on the structure - property relationship, however, practical application of these materials in electronic and optical devices is still limited by their processability during fabrication. Achieving nano-sized perovskite particles embedded in a polymer matrix with high loading density and outstanding photoluminescence performance is challenging. Here, we demonstrate that the careful control of nanoparticle formation and growth in the presence of poly(methyl methacrylate) results in perovskite nanoparticle - polymer nanocomposites with very good dispersion and photoluminescence. Furthermore, this approach is found to prevent further growth of perovskite nanoparticles, and thus results in a more uniform film, which enables fabrication using the perovskite nanoparticles.
Sua Park;Inyong Park;Dae Hoon Park;Bangwoo Han;Gunhee Lee;Min-cheol Kim
Particle and aerosol research
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v.19
no.2
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pp.21-30
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2023
Solar cells, converting abundant solar energy into electrical energy, are considered crucial for sustainable energy generation. Recent advancements focus on nanoparticle-enhanced solar cells to overcome limitations and improve efficiency. These cells offer two potential efficiency enhancements. Firstly, plasmonic effects through nanoparticles can improve optical performance by enhancing absorption. Secondly, nanoparticles can improve charge transport and reduce recombination losses, enhancing electrical performance. However, factors like nanoparticle size, placement, and solar cell structure influence the overall performance. This study evaluates the performance of silver nanoparticles incorporated in a p-i-n structure of perovskite solar cells, generated via aerosol state by the evaporation and condensation system. The silver nanoparticles deposited between the hole transport layer and transparent electrode form nanoparticle embedded transport layer (NETL). The evaluation of the optoelectronic properties of perovskite devices using NETL demonstrates their potential for improving efficiency. The findings highlight the possibility of nanoparticle incorporation in perovskite solar cells, providing insights for sustainable energy generation.
Low-dimensional (zero-dimensional (0-dim), 2-dimensional (2-dim)) nanoparticles, such as chalcogenide compound semiconductors, III-V semiconductors, transition metal dichalcogenides (TMDs), II-VI semiconductors, nanocarbons, hybrid quantum dots (QDs), and perovskite QDs (PQDs), for which blue light emission has been observed, are reviewed. Current synthesis and device fabrication technologies as well as their prospective applications on next-generation quantum-dot-based light-emitting diodes are discussed.
Organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals have attracted a lot of attention owing to their excellent optical properties such as high absorption coefficient, high diffusion length, and photoluminescence quantum yield in optoelectronic applications. Despite the many advantages of optoelectronic materials, understanding on how these materials interact with their environments is still lacking. In this study, the fluorescence properties of methylammonium lead bromide (CH3NH3PbBr3, MAPbBr3) nanoparticles are investigated for the detection of volatile organic compounds (VOCs) and aliphatic amines (monoethylamine, diethylamine, and trimethylamine). In particular, colloidal MAPbBr3 nanoparticles demonstrate a high selectivity in response to diethylamine, in which a significant photoluminescence (PL) quenching (~ 100 %) is observed at a concentration of 100 ppm. This selectivity to the aliphatic amines may originate from the relative size of the amine molecules that must be accommodated in the perovskite crystals structure with a narrow range of tolerance factor. Sensitive PL response of MAPbBr3 nanocrystals suggests a simple and effective strategy for colorimetric and fluorescence sensing of aliphatic amines in organic solution phase.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.31
no.5
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pp.345-350
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2018
Nanomaterials have considerable potential to solve several key challenges in various electrochemical devices, such as fuel cells. However, the use of nanoparticles in high-temperature devices like solid-oxide fuel cells (SOFCs) is considered problematic because the nanostructured surface typically prepared by deposition techniques may easily coarsen and thus deactivate, especially when used in high-temperature redox conditions. Herein we report the synthesis of a self-regenerated Pd metal nanoparticle on the perovskite oxide anode surface for SOFCs that exhibit self-recovery from their degradation in redox cycle and $CH_4$ fuel running. Using Pd-doped perovskite, $La(Sr)Fe(Mn,Pd)O_3$, as an anode, fairly high maximum power densities of 0.5 and $0.2cm^{-2}$ were achieved at 1,073 K in $H_2$ and $CH_4$ respectively, despite using thick electrolyte support-type cell. Long-term stability was also examined in $CH_4$ and the redox cycle, when the anode is exposed to air. The cell with Pd-doped perovskite anode had high tolerance against re-oxidation and recovered the behavior of anodic performance from catalytic degradation. This recovery of power density can be explained by the surface segregation of Pd nanoparticles, which are self-recovered via re-oxidation and reduction. In addition, self-recovery of the anode by oxidation treatment was confirmed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM).
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.18
no.5
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pp.200-204
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2008
Mechano Chemical Process (MCP) skips the calcinations steps at an intermediate temperature that is always required in the conventional solid-state reaction because forming phase from raw powder is activated by mechanical energy. In this study, we prepared (Pb, La)$TiO_3$ nanopowder with perovskite structure by only high energy MCP. Especially, the PLT nanopowder was synthesized without any thermal treatment using oxides, not salts as raw powder. This process is also very simple due to dry milling method, unnecessary to dry of powder. The oxide powder was milled up to 12 hr at intervals of an hour using MCP and the pure PLT phase of perovskite structure was formed after milling time of 3 hr. And the average particle size was 20 nm with narrow distribution after milling time of 3 hr from raw powder of several $\mu m$ with inhomogeneous distribution.
Owing to the superior optoelectronic properties, halide perovskites have emerged as next-generation materials for display application. In this study, we reported a novel route for CsPbBr3 calcination into porous SiO2 nanoparticles to overcome the stability issues of halide perovskite via a spatial confinement of crystal growth within SiO2 pores. The resulting CsPbBr3-SiO2 nanoparticles exhibited the photoluminescence (PL) emission peak at 515 nm under optimal calcination condition. In several polar solvents, PL properties of CsPbBr3-SiO2 nanoparticles was maintained owing to the enclosed pores during calcination process, suggesting their promising application for display color conversion film.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.463-463
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2014
Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have generated a strong interest in the development of solid-state devices owing to their low cost and simple preparation procedures. Effort has been devoted to the study of electrolytes that allow light-to-electrical power conversion for DSSC applications. Several attempts have been made to substitute the liquid electrolyte in the original solar cells by using (2,2',7,7'-tetrakis (N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9-9'-spirobi-fluorene (spiro-OMeTAD) that act as hole conductor [1]. Although efficiencies above 3% have been reached by several groups, here the major challenging is limited photoelectrode thickness ($2{\mu}m$), which is very low due to electron diffusion length (Ln) for spiro-OMeTAD ($4.4{\mu}m$) [2]. In principle, the $TiO_2$ layer can be thicker than had been thought previously. This has important implications for the design of high-efficiency solid-state DSSCs. In the present study, we have fabricated 3-D Transparent Conducting Oxide (TCO) by growing tin-doped indium oxide (ITO) nanowire (NWs) arrays via a vapor transport method [3] and mesoporous $TiO_2$ nanoparticle (NP)-based photoelectrodes were prepared using doctor blade method. Finally optimized light-harvesting solid-state DSSCs is made using 3-D TCO where electron life time is controlled the recombination rate through fast charge collection and also ITO NWs length can be controlled in the range of over $2{\mu}m$ and has been characterized using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Structural analyses by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and X-Ray diffraction (XRD) results reveal that the ITO NWs formed single crystal oriented [100] direction. Also to compare the charge collection properties of conventional NPs based solid-state DSSCs with ITO NWs based solid-state DSSCs, we have studied intensity modulated photovoltage spectroscopy (IMVS), intensity modulated photocurrent spectroscopy (IMPS) and transient open circuit voltages. As a result, above $4{\mu}m$ thick ITO NWs based photoelectrodes with Z907 dye shown the best performing device, exhibiting a short-circuit current density of 7.21 mA cm-2 under simulated solar emission of 100 mW cm-2 associated with an overall power conversion efficiency of 2.80 %. Finally, we achieved the efficiency of 7.5% by applying a CH3NH3PbI3 perovskite sensitizer.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.26
no.4
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pp.127-132
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2019
In this study, barium strontium titanate (BSTO) with high dielectric perovskite structure was synthesized by liquid-solid solution synthesis and the surface was modified using trimethylsilyl chloride (TMCS) as a silylation agent. Silylation surface modification is a method of reacting -OH ligand on the surface of BSTO nanoparticles with Cl in TMCS to generate HCl and replacing the ligand on the surface of nanoparticles with -Si, -CH3. Silylation was optimized by varying the concentration of TMCS, and the structure of the silicon network was confirmed by Fourier-transform infrared spectroscopy. In addition, the crystallinity of BSTO nanoparticles was confirmed by X-ray diffractometer and the size of the nanoparticles was calculated using Scherrer equation. The field emission scanning electron microscopic image observed the change of the surface-modified BSTO particle size, and the contact angle measurement confirmed the hydrophobic property of the contact angle of 120.9° in the optimized nanoparticles. Finally, the surface-modified BSTO dispersion experiment in de-ionized water confirmed the hydrophobic degree of the nanoparticles.
The Ag nanoparticles attached $La_{0.7}Sr_{0.3}Co_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$ (LSCF) perovskites were prepared by plasma method. The Ag nanoparticles with size of several nanometers deposited from the Ag target were coated on the surface of LSCF powders with size range from 0.2 to 3 ${\mu}m$. The agglomeration of Ag particles annealed at $800^{\circ}C$ under inert gas of Ar were rarely observed. The inter-diffusion between surface Ag and core LSCF is effectively strong to prevent aggregation of Ag nanoparticles. The wave number of FT-IR spectra for LSCF were largely shifted as the concentration of Ag on LSCF up to 2.11 wt.%. The ionic states of irons in LSCF were measured by M$\ddot{o}$ssbauer spectroscopy. The small amount of $Fe^{4+}$ ions are converted to $Fe^{3+}$ ions after Ag nanopartcles were coated on LSCF.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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