Fattori che influenzano le prestazioni di Sb2S3chiave-sensibilizzato celle solari durante un Sb2S3 deposizione via SbCl3-soluzione-elaborazione complessa di tiourea
Summary
Questo lavoro fornisce una dettagliata procedura sperimentale per la deposizione di Sb2S3 su un layer di mesoporosi TiO2 utilizzando un SbCl3-una soluzione complessa tiourea per applicazioni in Sb2S3-sensibilizzato le celle solari. Questo articolo determina inoltre i fattori chiave che regolano il processo di deposizione.
Abstract
SB2S3 è considerato come uno degli assorbitori luce emergenti che possono essere applicati alle celle solari di nuova generazione grazie alle sue uniche proprietà ottiche ed elettriche. Recentemente, abbiamo dimostrato il suo potenziale come celle solari di nuova generazione con la realizzazione di un’elevata efficienza fotovoltaica di > 6% in Sb2S3-sensibilizzato celle solari utilizzando una semplice tiourea (TU)-basato su metodo di soluzione complessa. Qui, descriviamo le principali procedure sperimentali per la deposizione di Sb2S3 su uno strato di mesoporosi TiO2 (mp-TiO2) utilizzando una soluzione complessa di SbCl3– TU nella fabbricazione di celle solari. In primo luogo, la soluzione di – TU3SbCl è sintetizzata dissolvendo SbCl3 e TU in N, N– dimetilformammide a diversi rapporti molari di SbCl3: tu Quindi, la soluzione è depositata su substrati come preparato composto da mp-TiO2Espanola2-blocco livello/F-drogato SnO2 vetro di spin-coating. Infine, per formare cristallina Sb2S3, i campioni vengono ricotti in un N2-riempito portaoggetti a 300 ° C. Gli effetti dei parametri sperimentali sulle prestazioni dispositivo fotovoltaico inoltre sono discussi.
Introduction
Calcogenuri base di antimonio (Sb-Chs), tra cui Sb2S3, Sb2Se3, Sb2(S, Se)3e CuSbS2, sono considerati materiali emergenti che possono essere utilizzati nelle celle solari di nuova generazione1 ,2,3,4,5,6,7,8. Tuttavia, dispositivi fotovoltaici basati su Sb-Chs assorbitori di luce non hanno ancora raggiunto l’efficienza di conversione di potenza del 10% (PCE) richiesto per dimostrare la commercializzazione fattibile.
Per superare queste limitazioni, vari metodi e le tecniche sono state applicate, come un trattamento di superficie indotta thioacetamide1, un metodo di deposizione temperatura4, una tecnica di deposizione strato atomico2e l’uso di colloide dot quantum dots6. Tra questi vari metodi, il soluzione-trattamento basato su una decomposizione chimica vasca hanno esibito le più alte prestazioni1. Tuttavia, un controllo preciso della reazione chimica e il post-trattamento sono necessari per ottenere le migliori prestazioni1,3.
Recentemente, abbiamo sviluppato una soluzione-elaborazione semplice per alte prestazioni Sb2S3-sensibilizzato celle solari utilizzando un SbCl3-tiourea (TU) complessa soluzione3. Utilizzando questo metodo, siamo stati in grado di fabbricare una qualità Sb2S3 con un rapporto di Sb/S controllato, che è stato applicato a una cella solare per ottenere prestazioni comparabili dispositivo del 6,4% PCE. Siamo stati anche in grado di ridurre efficacemente il tempo di elaborazione, poiché il Sb2S3 fu fabbricata da una deposizione di passo singolo.
In questo lavoro, descriviamo la procedura sperimentale dettagliata per una deposizione di3 2S Sb sul substrato costituito da mesoporosi TiO2 (mp-TiO2) / TiO2 blocco strato (TiO2– BL) / F-drogati SnO2 ( Vetro FTO) per la fabbricazione di Sb2S3-sensibilizzato celle solari via SbCl3– TU complessa soluzione-trattamento3. Inoltre, tre fattori chiave che influenzano le prestazioni fotovoltaica nel corso di una deposizione di Sb2S3 sono stati identificati e discussi. Il concetto del metodo può essere facilmente applicato ad altre celle solari sensibilizzatore-tipo basate su solfuri del metallo.
Protocol
Representative Results
Discussion
TiO2– BL è ampiamente utilizzato come strato foro di blocco nelle celle solari. Come illustrato nella Figura 2, le prestazioni del dispositivo a seconda dello spessore di TiO2– BL è stata osservata una grande differenza. Pertanto, lo spessore dovrebbe essere ottimizzato per ottenere le migliori prestazioni del dispositivo generale, perché criticamente agisce come strato foro di blocco per impedire il contatto diretto tra FTO e foro-trasporto materiali<sup class="xref…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato dal Daegu Gyeongbuk Istituto di scienza e tecnologia (DGIST) R & D programmi del Ministero della scienza e ICT, Repubblica di Corea (borse di studio n. 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 |
Referências
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