Principais fatores que afetam o desempenho do Sb2S3-sensibilizadas células solares durante um Sb2S3 deposição através de SbCl3-tioureia solução-processamento complexo
Summary
Este trabalho fornece um procedimento experimental detalhado para a deposição de Sb2S3 em uma camada de mesoporos TiO2 usando um SbCl3-solução complexa de tioureia para aplicações em Sb2S3-sensibilizadas células solares. Este artigo também determina os fatores-chave que regem o processo de deposição.
Abstract
SB2S3 é considerado como um dos absorventes de luz emergentes que podem ser aplicados para células solares de última geração por causa de suas propriedades ópticas e elétricas originais. Recentemente, nós demonstrou seu potencial como células solares de última geração, conseguindo uma alta eficiência fotovoltaica de > 6% em Sb2S3-sensibilizadas células solares usando uma simples tioureia (TU)-com base em método de solução complexa. Aqui, descrevemos os principais procedimentos experimentais para a deposição de Sb2S3 em uma camada de mesoporos TiO2 (mp-TiO2) usando uma solução complexa de SbCl3– TU na fabricação de células solares. Primeiro, a solução TU –3SbCl é sintetizada pela dissolução SbCl3 e TU em N, N– dimetilformamida em diferentes proporções molares de SbCl3: TU. Então, a solução é depositada em substratos preparados como consistindo de mp-TiO2/TiO2-bloqueando camada/F-dopado SnO2 vidro por revestimento de rotação. Finalmente, para formar o cristalino Sb2S3, as amostras são recozidas em um N2-encheu a caixa de luva a 300 ° C. Os efeitos dos parâmetros experimentais sobre o desempenho do dispositivo fotovoltaico também são discutidos.
Introduction
Chalcogenides baseados em antimónio (Sb-Chs), incluindo Sb2S3, Sb2Se3, Sb2(S, Se)3e CuSbS2, são considerados materiais emergentes que podem ser usados em células solares de última geração1 ,2,3,4,5,6,7,8. No entanto, dispositivos fotovoltaicos baseados em Sb-Chs absorventes de luz ainda não atingiram a eficiência de conversão de energia de 10% (PCE) necessária para demonstrar a comercialização viável.
Para superar essas limitações, vários métodos e técnicas que foram aplicadas, tais como um tratamento de superfície induzida por tioacetamida1, um método de deposição de temperatura4, uma técnica de deposição de camada atômica2e o uso de coloide ponto quântico pontos6. Entre esses vários métodos, o processamento de solução com base em uma decomposição de banho químico exibiu o mais alto desempenho1. No entanto, um controle preciso da reação química e o pós-tratamento são necessárias para alcançar o melhor desempenho de1,3.
Recentemente, desenvolvemos um solução simples-processamento de alto desempenho Sb2S3-sensibilizadas células solares usando uma SbCl3-solução complexa de tioureia (TU)3. Usando esse método, fomos capazes de fabricar uma qualidade Sb2S3 com uma relação controlada de Sb/S, que foi aplicada a uma célula solar para atingir um desempenho comparável dispositivo de 6,4% PCE. Também fomos capazes de efetivamente reduzir o tempo de processamento, uma vez que o Sb2S3 foi fabricado por uma deposição de etapa única.
Neste trabalho, descrevemos o procedimento experimental detalhado para um depoimento de3 2S Sb no substrato consistindo de mesoporos TiO2 (mp-TiO2) / TiO2 camada de bloqueio (TiO2– BL) / F-dopado SnO2 ( Vidro FTO) para a fabricação de Sb2S3-sensibilizadas células solares através de SbCl3– TU complexo processamento de solução3. Além disso, três fatores-chave que afetam o desempenho fotovoltaico no decurso de uma deposição de3 Sb2S foram identificadas e discutidas. O conceito do método pode ser facilmente aplicado às outras células solares de sensibilizador-tipo com base em sulfetos metálicos.
Protocol
Representative Results
Discussion
TiO2– BL é amplamente usada como uma camada de bloqueio de buraco em células solares. Como mostrado na Figura 2, observou-se uma grande diferença no desempenho dispositivo dependendo da espessura BL –2TiO. Portanto, sua espessura deve ser otimizada para obter o melhor desempenho global do dispositivo, porque criticamente atua como uma camada de orifício de bloqueio para evitar qualquer contacto directo entre FTO e buraco-transportando materiais11</…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pela Daegu Gyeongbuk Instituto de ciência e tecnologia (DGIST) R & D programas do Ministério da ciência e das TIC, República da Coreia (bolsas n º 18-ET-01 e 18-01-HRSS-04).
Materials
| Ethyl alcohol, Pure, >99.5% | Sigma-Aldrich | 459836 | |
| Titanium(IV) isopropoxide 97% | Aldrich | 205273 | |
| Nitic acid, ACS reagent, 70% | Sigma-Aldrich | 438073 | |
| Antimony(III) chloride | Sigma-Aldrich | 311375 | |
| Thiourea | Sigma-Aldrich | T7875 | |
| N,N-Dimethylformamide, anhydrous, 99.8% | Sigma-Aldrich | 227056 | |
| TiO2 paste with 50 nm particles | ShareChem | SC-HT040 | |
| Poly(3-hexylthiophene) | 1-Material | PH0148 | |
| Chlorobenzene | Sigma-Aldrich | 284513 | |
| FTO/glass (8 Ohmos/sq) | Pilkington | ||
| Spin coater | DONG AH TRADE CORP | ACE-200 | |
| Hot plate | AS ONE Corporation | HHP-411 | |
| Glove box | KIYON | KK-021AS | |
| UV OZONE Cleaner | AHTECH LTS | AC-6 | |
| Furnace | WiseTherm | FP-14 | |
| UV/Vis Absorption spectroscopy | PerkinElmer | Lambda 750 | |
| Multifunctional evaporator with glove box | DAEDONG HIGH TECHNOLOGIES | DDHT-SDP007 |
References
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