العوامل التي تؤثر في أداء Sb2ق3الرئيسية-توعية الخلايا الشمسية خلال بينالي الشارقة2ق3 ترسب عبر SbCl3-ال معقدة الحل تجهيز
Summary
هذا العمل يوفر إجراءات تجريبية مفصلة لترسب Sb2ق3 على طبقة ميسوبوروس TiO2 استخدام سبكل3-ال حل معقد للتطبيقات في بينالي الشارقة2ق3-توعية الخلايا الشمسية. كما تحدد هذه المادة العوامل الأساسية الناظمة لعملية الترسيب.
Abstract
س2ق3 يعتبر واحداً من امتصاص الضوء الناشئة التي يمكن تطبيقها على الخلايا الشمسية الجيل القادم بسبب خصائصه الفريدة الضوئية والكهربائية. مؤخرا، أثبتنا إمكاناتها كالخلايا الشمسية الجيل القادم بتحقيق كفاءة الضوئية عالية > 6% في بينالي الشارقة2ق3-توعية الخلايا الشمسية باستخدام ال بسيطة (تو)-على أساس أسلوب الحلول المعقدة. هنا، نحن تصف الإجراءات التجريبية الرئيسية للترسب Sb2ق3 على طبقة (mp-TiO2) ميسوبوروس TiO2 استخدام حل معقدة-تو3SbCl في تصنيع الخلايا الشمسية. أولاً، يتم تصنيعه SbCl3-تو الحل بتذويب SbCl3 وتو في N، N-ديميثيلفورماميدي في نسب المولى مختلفة من سبكل3: TU. ثم تودع الحل على ركائز كإعداد مؤلفة من النائب TiO2/TiO2-حظر طبقة/ويخدر الزجاج2 سنو بطلاء تدور. أخيرا، تشكل بلورات Sb2ق3، تعتيق العينات في ن2-ملء صندوق قفازات عند 300 درجة مئوية. وتناقش أيضا آثار المعلمات التجريبية على أداء الأجهزة الكهربائية الضوئية.
Introduction
تشالكوجينيديس على أساس الأنتيمون (Sb-Chs)، بما في ذلك Sb2ق3و Sb2سي3س2(S, Se)3كوسبس2، تعتبر المواد الناشئة التي يمكن أن تستخدم في الخلايا الشمسية الجيل القادم1 2، ،،من35،4،6،،من78. ومع ذلك، الأجهزة الضوئية استناداً إلى امتصاص الضوء Sb Chs لم يبلغوا بعد كفاءة تحويل الطاقة 10% (PCE) المطلوبة لإثبات مجدية تجارياً.
للتغلب على هذه القيود، الأساليب والتقنيات المختلفة قد طبقت، مثل معالجة سطحية التي يسببها ثيواسيتاميدي1ودرجة حرارة الغرفة ترسب أسلوب4، تقنية ترسيب طبقة ذرية2واستخدام دوت غروانيه الكم النقاط6. من بين هذه الأساليب المختلفة، عرضت الحل-تجهيز استناداً تحلل الكيميائي حمام أداء أعلى1. ومع ذلك، عنصر تحكم دقيق للتفاعل الكيميائي وبعد العلاج مطلوبة لتحقيق أداء أفضل1،3.
في الآونة الأخيرة، قمنا بتطوير حل-معالجة بسيطة للأداء العالي Sb2ق3-توعية الخلايا الشمسية باستخدام سبكل3-ال (تو) المعقدة الحل3. باستخدام هذا الأسلوب، كنا قادرين على اختﻻق نوعية Sb2ق3 مع نسبة Sb/S الخاضعة للرقابة، التي تم تطبيقها على خلية شمسية لتحقيق أداء جهاز قابلة لمقارنة من 6.4 في المائة PCE. كنا أيضا قادرة على تقليل وقت المعالجة فعالية منذ2ق س3 كانت مختلقة بترسب خطوة واحدة.
في هذا العمل، نحن تصف إجراءات تجريبية مفصلة ترسب3 2ق س على الركازة تتألف من ميسوبوروس TiO2 (mp-TiO2)/TiO2 حظر طبقة (TiO2-BL)/يخدر و سنو2 ( الزجاج إرهابية) لتلفيق Sb2ق3-توعية الخلايا الشمسية عن طريق SbCl3-تو المعقدة الحل-تجهيز3. وبالإضافة إلى ذلك، حددت ثلاثة من العوامل الرئيسية التي تؤثر في أداء الضوئية أثناء ترسب3 S2س. ب ومناقشتها. يمكن تطبيق مفهوم الأسلوب بسهولة للخلايا الشمسية محسس من نوع أخرى استناداً إلى معدنية [سولفيد].
Protocol
Representative Results
Discussion
TiO2-BL يتم على نطاق واسع يستخدم كطبقة تسد فجوة في الخلايا الشمسية. كما هو مبين في الشكل 2، لوحظ فارق كبير في أداء الجهاز تبعاً لسمك TiO2-BL. ولذلك، ينبغي أن يكون الأمثل سمك للحصول على أفضل أداء الجهاز عموما، نظراً لأنها خطيرة بمثابة طبقة تسد فجوة لمنع أي اتصال مباشر بي?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا العمل كان يدعمها دايجو جيونجبوك معهد العلوم والتكنولوجيا (دجيست) R & D برامج وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات، جمهورية كوريا (منح رقم 18-ET-01 و 18-01-هرس-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
- Choi, Y. C., Lee, D. U., Noh, J. H., Kim, E. K., Seok, S. I. Highly Improved Sb2S3 Sensitized-Inorganic-Organic Heterojunction Solar Cells and Quantification of Traps by Deep-Level Transient Spectroscopy. Advanced Functional Materials. 24 (23), 3587-3592 (2014).
- Kim, D. -. H., et al. Highly reproducible planar Sb2S3-sensitized solar cells based on atomic layer deposition. Nanoscale. 6 (23), 14549-14554 (2014).
- Choi, Y. C., Seok, S. I. Efficient Sb2S3-Sensitized Solar Cells Via Single-Step Deposition of Sb2S3 Using S/Sb-Ratio-Controlled SbCl3-Thiourea Complex Solution. Advanced Functional Materials. 25 (19), 2892-2898 (2015).
- Godel, K. C., et al. Efficient room temperature aqueous Sb2S3 synthesis for inorganic-organic sensitized solar cells with 5.1% efficiencies. Chemical Communications. 51 (41), 8640-8643 (2015).
- Choi, Y. C., et al. Sb2Se3-Sensitized Inorganic-Organic Heterojunction Solar Cells Fabricated Using a Single-Source Precursor. Angewandte Chemie International Edition. 53 (5), 1329-1333 (2014).
- Chen, C., et al. 6.5% Certified Efficiency Sb2Se3 Solar Cells Using PbS Colloidal Quantum Dot Film as Hole-Transporting Layer. ACS Energy Letters. 2 (9), 2125-2132 (2017).
- Choi, Y. C., et al. Efficient Inorganic-Organic Heterojunction Solar Cells Employing Sb2(Sx/Se1-x)3 Graded-Composition Sensitizers. Advanced Energy Materials. 4 (7), 1301680 (2014).
- Choi, Y. C., Yeom, E. J., Ahn, T. K., Seok, S. I. CuSbS2-Sensitized Inorganic-Organic Heterojunction Solar Cells Fabricated Using a Metal-Thiourea Complex Solution. Angewandte Chemie International Edition. 54 (13), 4005-4009 (2015).
- Versavel, M. Y., Haber, J. A. Structural and optical properties of amorphous and crystalline antimony sulfide thin-films. Thin Solid Films. 515 (18), 7171-7176 (2007).
- Yang, B., et al. Hydrazine solution processed Sb2S3, Sb2Se3 and Sb2(S1-xSex)3 film: molecular precursor identification, film fabrication and band gap tuning. Scientific Reports. 5, 10978 (2015).
- Peng, B., et al. Systematic investigation of the role of compact TiO2 layer in solid state dye-sensitized TiO2 solar cells. Coordination Chemistry Reviews. 248 (13-14), 1479-1489 (2004).
- Chen, C., et al. Accelerated Optimization of TiO2/Sb2Se3 Thin Film Solar Cells by High-Throughput Combinatorial Approach. Advanced Energy Materials. 7 (20), 1700866 (2017).
- Sung, S. -. J., et al. Systematic control of nanostructured interfaces of planar Sb2S3 solar cells by simple spin-coating process and its effect on photovoltaic properties. Journals of Industrial and Engineering Chemistry. 56, 196-202 (2017).
- Gong, J., Liang, J., Sumathy, K. Review on dye-sensitized solar cells (DSSCs): Fundamental concepts and novel materials. Renewable & Sustainable Energery Reviews. 16 (8), 5848-5860 (2012).
- Jeon, N. J., et al. Solvent engineering for high-performance inorganic-organic hybrid perovskite solar cells. Nature Materials. 13 (9), 897-903 (2014).
- Choi, Y. C., Lee, S. W., Jo, H. J., Kim, D. -. H., Sung, S. -. J. Controlled growth of organic-inorganic hybrid CH3NH3PbI3 perovskite thin films from phase-controlled crystalline powders. RSC Advances. 6 (106), 104359-104365 (2016).
- Choi, Y. C., Lee, S. W., Kim, D. -. H. Antisolvent-assisted powder engineering for controlled growth of hybrid CH3NH3PbI3 perovskite thin films. APL Materials. 5 (2), 026101 (2017).
