Dette arbejde giver et detaljeret forsøgsmetoden for deposition af Sb2S3 på en mesoporøse TiO2 lag ved hjælp af et SbCl3-thiourinstof kompleks løsning for applikationer i Sb2S3-sensibiliseret solceller. Denne artikel bestemmer også nøglefaktorer for deposition.
SB2S3 betragtes som en af de nye lys absorptionsflaskerne, der kan anvendes til next-generation solceller på grund af sin unikke optisk og elektriske egenskaber. For nylig har vi vist sit potentiale som næste generations solceller ved at opnå en høj fotovoltaiske effektivitet af > 6% i Sb2S3-sensibiliseret solar celler ved hjælp af en simpel thiourinstof (TU)-baseret kompleks løsning metode. Her, beskriver vi de vigtigste eksperimentelle procedurer for deposition af Sb2S3 på en mesoporøse TiO2 (mp-TiO2) lag ved hjælp af et SbCl3– TU kompleks løsning i fabrikation af solceller. Først, SbCl3– TU løsning er syntetiseret ved at opløse SbCl3 og TU i N, N– dimethylformamid på forskellige molære forhold for SbCl3: TU. Så løsningen er deponeret på som tilberedte substrater bestående af mp-TiO2/TiO2-blokering lag/F-dopede SnO2 glas af spin coating. Endelig, for at danne krystallinsk Sb2S3, prøverne er udglødet i en N2-fyldt handskerummet ved 300 ° C. Virkningerne af de eksperimentelle parametre på solcelle enhed ydeevne er også drøftet.
Antimon-baserede chalcogenides (Sb-Chs), herunder Sb2S3, Sb2Se3, Sb2(S, Se)3og CuSbS2, anses for at være nye materialer, der kan bruges i næste generations solceller1 ,2,3,4,5,6,7,8. Dog fotovoltaiske enheder baseret på Sb-Chs lys absorptionsflaskerne endnu ikke har nået 10% strøm omdannelseseffektiviteten (PCE) kræves for at påvise mulige kommercialisering.
For at overvinde disse begrænsninger, har forskellige metoder og teknikker været anvendt, som en thioacetamide-induceret overfladebehandling1, en stuetemperatur deposition metode4, en atomare lag deposition teknik2og brugen af kolloid dot quantum dots6. Blandt disse forskellige metoder udstillet løsning-behandling baseret på en kemisk bad nedbrydning den højeste ydeevne1. Dog en præcis kontrol af den kemiske reaktion og efterbehandling er forpligtet til at opnå den bedste ydeevne1,3.
For nylig har vi udviklet en simpel løsning-behandling for højtydende Sb2S3-sensibiliseret solar celler ved hjælp af et SbCl3-thiourinstof (TU) kompleks løsning3. Brug denne metode, vi var i stand til at fabrikere en kvalitet Sb2S3 med en kontrolleret Sb/S ratio, som blev anvendt til en solcelle til at opnå en sammenlignelig enhed ydeevne med 6,4% PCE. Vi var også i stand til effektivt at reducere behandlingstiden da Sb2S3 blev fabrikeret af en trinvis deposition.
I dette arbejde, beskriver vi de detaljerede eksperimentel procedure for en Sb2S3 deposition på substratet består af mesoporøse TiO2 (mp-TiO2) / TiO2 blokering lag (TiO2– BL) / F-doped SnO2 () FTO) glas for fabrikation af Sb2S3-sensibiliseret solceller via SbCl3– TU komplekse edb-løsning3. Derudover tre vigtige faktorer, der påvirker den fotovoltaiske ydeevne i forbindelse med en Sb2S3 deposition kortlagde og drøftede. Begrebet metoden kan let anvendes til andre sensibilisator-type solceller baseret på metal sulfider.
TiO2– BL er almindeligt anvendt som en hul-blokering lag i solceller. Som vist i figur 2, konstateredes en stor forskel i enhedens ydeevne afhængigt af TiO2– BL tykkelse. Derfor, dens tykkelse skal være optimeret for at opnå den bedste samlede enhed ydeevne, fordi det kritisk fungerer som en hul-blokering lag til at forhindre enhver direkte kontakt mellem FTO og hul-transportere materialer11. Det skal bemærkes, at den optimale tykkelse varier…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af Daegu Gyeongbuk Institut for videnskab og teknologi (DGIST) R & D programmer af Ministeriet for videnskab og ikt, Republikken Korea (tilskud No. 18-ET-01 og 18-01-HRSS-04).
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 |