Wichtige Faktoren, die die Leistung von Sb-2S-3-sensibilisiert Solarzellen während einer Sb2S3 Abscheidung über SbCl3-Thioharnstoff komplexe Lösung-Verarbeitung
Summary
Diese Arbeit liefert ein detaillierte experimentelle Verfahren für die Abscheidung von Sb-2S-3 auf einem mesoporösen TiO2 -Layer mit einem SbCl3-Thioharnstoff komplexe Lösung für Anwendungen in der Sb-2S-3-Solarzellen sensibilisiert. Dieser Artikel bestimmt auch wichtige Faktoren, welche die Abscheidung.
Abstract
SB2S3 gilt als einer der aufstrebenden leichte Absorber, die nächste Generation Solarzellen aufgrund seiner einzigartigen optischen und elektrischen Eigenschaften angewendet werden können. Vor kurzem, wir belegen sein Potenzial als nächste Generation Solarzellen erreichen einen hohen Photovoltaik Wirkungsgrad von > 6 % im Sb-2S-3-Solarzellen mit einem einfachen Thioharnstoff (TU) sensibilisiert-komplexe Lösungsmethode basiert. Hier beschreiben wir die wichtigen experimentellen Verfahren für die Abscheidung von Sb-2S-3 auf einem mesoporösen TiO2 (mp-TiO2) Layer mit einer SbCl3– TU komplexe Lösung bei der Herstellung von Solarzellen. Erstens die SbCl3– TU-Lösung wird durch Auflösen von SbCl3 und TU in N, N– Dimethylformamid bei unterschiedlichen molaren Verhältnissen von SbCl3synthetisiert: TU Die Lösung lagert sich dann als vorbereitet Substrate bestehend aus mp-TiO2/TiO2-Schicht/F-dotierte SnO2 Glas durch Spin-Coating zu blockieren. Zu guter Letzt zu kristallinen Sb-2S-3, die Proben sind geglüht in eine N-2-gefüllten Glove-Box bei 300 ° C. Die Auswirkungen der experimentellen Parameter auf die Photovoltaik Geräteleistung werden ebenfalls behandelt.
Introduction
Antimon-basierte chalkogeniden (Sb-Chs), einschließlich Sb-2S-3, Sb2Se3, Sb2(S, Se)3und CuSbS2, gelten als neue Materialien, die in der nächsten Generation Solarzellen1 verwendet werden kann ,2,3,4,5,6,7,8. Photovoltaik-Geräte basierend auf Sb-Chs-Licht-Absorber haben jedoch noch nicht die 10 % Wirkungsgrad (PCE) machbar Kommerzialisierung nachweisen erreicht.
Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurden verschiedene Methoden und Techniken, wie ein Thioacetamide-induzierten Oberflächenbehandlung1, eine Raumtemperatur Ablagerung Methode4, ein atomic Layer Deposition Technik2, und die Verwendung von angewendet Kolloid Dot Quantum Dots6. Unter diese verschiedenen Methoden ausgestellt die Lösung-Verarbeitung anhand einer chemischen Bad Zersetzung der höchsten Leistung1. Eine präzise Steuerung der chemischen Reaktion und der Nachbehandlung sind jedoch die beste Leistung1,3zu erreichen erforderlich.
Vor kurzem, entwickelten wir eine einfache Lösung-Verarbeitung für Hochleistungs-Sb2S3-Solarzellen mit einem SbCl3sensibilisiert-Thioharnstoff (TU) komplexe Lösung3. Mit dieser Methode konnten wir eine Qualität Sb2S3 mit einem kontrollierten Sb/S-Verhältnis herzustellen, die auf eine Solarzelle, eine vergleichbares Geräteleistung von 6,4 % angewendet wurde PCE. Wir waren auch in der Lage, effektiv die Verarbeitungszeit zu reduzieren, da die Sb-2S-3 wurde durch einen einstufigen Ablagerung hergestellt.
In dieser Arbeit beschreiben wir die detaillierte experimentelle Vorgehensweise für ein Sb-2S-3 -Ablagerung auf dem Substrat bestehend aus mesoporösen TiO2 (mp-TiO2) / TiO2 blockiert Schicht (TiO2– BL) / F-dotierte SnO2 () FTO) Glas zur Herstellung von Sb-2S-3-Solarzellen über SbCl3– TU komplexe Lösung-Verarbeitung3sensibilisiert. Darüber hinaus wurden drei Schlüsselfaktoren, die die Photovoltaik-Leistung im Zuge einer Sb2S3 Abscheidung identifiziert und diskutiert. Das Konzept der Methode kann leicht auf andere sensibilisierend-Typ Solarzellen basierend auf Metallsulfide angewendet werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
TiO2– BL ist weithin als ein Loch blockiert Schicht in Solarzellen verwendet. Wie in Abbildung 2gezeigt, war ein großer Unterschied in der Geräteleistung abhängig von TiO2– BL Dicke beobachtet. Daher sollte ihre Dicke optimiert werden um eine optimale Leistung der gesamtvorrichtung zu erhalten weil es kritisch wirkt als Loch blockierende Schicht keinen direkten Kontakt zwischen FTO und Loch-der Transport von Materialien11zu verhindern. Es sei …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde unterstützt von der Daegu Gyeongbuk Institute of Science und Technology (DGIST) R & D-Programmen des Ministeriums für Wissenschaft und IKT, Republik Korea (Grants Nr. 18-ET-01 und 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 |
Referências
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