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용액 처리된 평면형 Sb2S3 태양 전지용 Cs2CO3를 사용한 효율적인 TiO2 표면 처리

초록

평면형 Sb2에 대한 매우 효과적인 표면 처리 방법을 보고합니다. S3 Cs2를 사용하여 태양 전지 CO3 -수정된 소형 TiO2 (c-TiO2 ) 전자 수송층. Cs2를 사용한 표면 처리는 CO3 솔루션은 c-TiO2의 작업 기능을 이동할 수 있습니다. 위로 올려 표면 거칠기를 줄입니다. 그 결과, 처리되지 않은 태양전지의 전력 변환 효율과 비교하여 유리/FTO/c-TiO2로 처리된 태양전지의 전력 변환 효율 (/Cs2 CO3 )/Sb2 S3 /P3HT/Au 구조는 2.83%에서 3.97%로 크게 향상되었습니다. 이 연구는 Cs2의 도입이 CO3 c-TiO2에서 층은 전자 수송 층의 일함수를 조정하고 고성능 평면형 Sb2를 제조하는 간단하고 효율적인 방법입니다. S3 태양 전지.

<섹션 데이터-제목="배경">

배경

최근에는 구리 아연 주석 셀렌화물(CZTS), 황화납(PbS), 구리(I) 황화물(Cu2 S), 황화주석(SnS) 및 황화안티몬(Sb2 S3 )은 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(CIGS) 및 카드뮴 텔루라이드(CdTe)와 같은 주류 용액 처리성 흡수체를 대체하기 위해 저가 박막 태양 전지의 흡수체 재료로 조사되었습니다[1]. 그러나 업계에서 CZTS와 PbS의 사용은 CZTS가 유독하고 유해한 히드라진(N2 H4 ) 및 다중 화합물[2]의 복잡한 제어가 필요하며 PbS에는 Pb도 포함되어 있으며 이는 유독하고 유해합니다. Cu2와 같은 기타 잠재적 재료 S 및 SnS는 CIGS 및 CdTe에 비해 상대적으로 낮은 효율을 갖는다. Sb2 S3 그러나 적절한 밴드갭(~ 1.65 eV)과 높은 흡수계수(> 10 5 )로 인해 후보 물질로 주목받고 있습니다. cm −1 ) 효율적인 광 흡수, 여기자 해리를 위한 높은 유전 상수, 효율적인 전하 캐리어 전달을 위한 다양한 정공 수송층(HTL)과의 우수한 밴드 정렬, 비용 효율성, 낮은 독성 및 우수한 공기 안정성 [3,4, 5,6].

Sb2에는 두 가지 유형이 있습니다. S3 소자 구조에 기반한 태양 전지:감응형 태양 전지 또는 평면형 태양 전지. DSSC(Dye-sensitized Solar Cell)에서 유래한 Sensitized Solar Cell은 FTO가 도핑된 산화주석(FTO)/콤팩트 TiO2를 가지고 있습니다. (c-TiO2 )/메조다공성 TiO2 (m-TiO2 )/Sb2 S3 /HTL/Au 구조인 반면 평면형 태양 전지는 FTO/c-TiO2 /Sb2 S3 /HTL/Au 구조 [7].

장치 효율성 측면에서 ssensitized Sb2 S3 태양 전지는 m-TiO2로 인해 향상된 광 흡수 계면 영역으로 인해 평면 유형보다 높은 가치를 가집니다. 구조. 감응형 태양전지의 성능을 결정하는 요소는 전하 캐리어 분리 및 이동이 일어나는 장치 내부의 계면 품질입니다. 따라서 m-TiO2의 특성을 포함하여 계면 특성의 최적화에 상당한 노력을 기울였습니다. /Sb2 S3 인터페이스, Sb2 S3 /HTL 인터페이스 및 HTL 자료 자체 [8]. 2,2',7,7'-테트라키스[N,N-디(4-메톡시페닐)아민]-9,9'-스피로비플루오렌(Spiro-OMeTAD)[9]과 같은 다양한 종류의 HTL 물질; 무기 p형 물질인 CuSCN[10]; 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT), 전도성 고분자[11]; 및 폴리(2,6-(4,4-비스-(2-에틸헥실)-4H-시클로펜타[2,1-b,3,4-b']디티오펜)-alt-4,7(2,1, 3-benzothiadiazole)) (PCPDTBT), 새로 개발된 공액 폴리머 [12]는 Sb2를 조정하기 위해 적용되었습니다. S3 /HTL 인터페이스 및 정공 수송 특성으로 인해 높은 필 팩터(FF) 및 증가된 단락 전류 밀도(J SC ).

m-TiO2의 개선에 초점을 맞춘 여러 연구 /Sb2 S3 인터페이스 속성도 보고되었습니다. Tsujimoto et al. m-TiO2 수정 Mg 2+ 를 사용한 표면 , 바 2+ 및 Al 3+ , 모든 무기 Sb2의 전력 변환 효율(PCE)을 효과적으로 증가시킵니다. S3 FTO/c-TiO2를 갖는 태양 전지 /m-TiO2 /Sb2 S3 /CuSCN/Au 구조 [13]. Lanet al. 사용된 Li 도핑된 m-TiO2 전자 수송 특성을 향상시키고 페르미 에너지 준위를 변경하기 위해 [14]. Fukumoto et al. Sb2의 표면 처리를 보고했습니다. S3 /HTL 인터페이스는 1-데실포스폰산(DPA)을 사용하며, 이는 덮개가 없는 m-TiO2에 모두 부착될 수 있습니다. 표면 및 Sb2 S3 재결합을 줄이고 개방 회로 전압(V OC ) 및 FF [15].

평면형 태양 전지에서는 감광 태양 전지와 달리 전하 캐리어 수송은 Sb2 내에서 캐리어 이동도 및 확산 길이에 따라 달라집니다. S3 층의 형태, 입자 크기 및 결정도와 밀접한 상관관계가 있는 층입니다. 따라서 평면형 태양전지에 대한 대부분의 연구는 Sb2 S3 다양한 증착 기술을 사용하여 큰 결정립 크기와 높은 결정성을 달성하기 위해 박막 품질. 예를 들어, 기존의 CBD(Chemical Bath Deposition)[16], 열 증발(TE)[17], 급속 열 증발(RTE)[18, 19], ALD(Atomic Layer Deposition)[20], 나노입자 잉크 코팅[20] 21] Sb2 제작에 적용되었습니다. S3 박막. 최근 Wang et al. 부틸디티오카르밤산(BDCA) 기반 금속-유기 전구체 용액을 사용하는 1단계 스핀 코팅 공정과 후속 어닐링 공정을 통해 매우 큰 입자 크기를 생성하는 데 사용할 수 있는 FCA(Fast Chemical Approach)를 보고했습니다[22]. 많은 종류의 금속 산화물 또는 수산화물이 BDCA에 용해될 수 있는데, 이는 비교적 무독성이고 저렴하며 열분해성이고 1-부틸아민(CH3 (CH2 )3 NH2 ) 및 이황화탄소(CS2 ) [23].

증감형 태양전지는 평면형(2.5~5.8%)보다 PCE(3~7.5%)가 높지만 소자 구조와 제조 공정이 복잡하다. 또한, 높은 수준의 인터페이스 결함을 포함합니다. 평면형 Sb2 S3 장치는 개념적으로 더 간단하고 확장하기 쉽고 재현성이 높기 때문에 고효율 및 저비용으로 산업 규모의 태양 전지에 사용할 가능성이 더 높습니다[24, 25].

여기에서는 c-TiO2의 표면 처리를 보고합니다. Cs2를 사용하는 레이어 CO3 평면형 Sb2의 성능을 향상시키는 솔루션 S3 태양 전지. Sb2 S3 층은 이전에 Wang et al.에 의해 보고된 큰 입자 크기를 실현하기 위해 간단한 FCA 스핀 코팅 공정을 통해 증착되었습니다.

C2 CO3 유기 광전지(OPV)[26,27,28], 유기 발광 소자(OLED)[29], 페로브스카이트 태양 전지(PSC)[30, 31]에 적용하여 낮은 작업 기능 속성. 비록 Cs2 CO3 Liao et al.은 일반적으로 550–600 °C에서 분해됩니다. Cs2 CO3 저온(150–170 °C) 열처리 공정을 통해 일함수가 낮은 산화세슘으로 분해될 수 있습니다[26]. 그러나 우리가 아는 한 Cs2의 적용에 대한 연구는 없습니다. CO3 Sb2로 S3 태양 전지.

Cs2를 사용한 표면 처리 CO3 c-TiO2의 일함수를 변경하여 에너지 장벽을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 , 그러나 또한 c-TiO2의 표면 거칠기를 감소시켜 장치의 직렬 저항을 감소시킵니다. . 치료 결과 V와 같은 장치 매개변수가 개선되었습니다. OC , SC , FF, PCE는 2.83%에서 3.97%로 증가했습니다. 우리는 c-TiO2의 표면 처리가 Cs2 사용 CO3 이 솔루션은 평면형 무기 금속 칼코겐화물 태양 전지에서 소자 성능을 향상시키는 간단하고 효과적인 방법을 제공할 수 있습니다.

방법/실험

Sb Complex의 사용 재료 및 합성

안티몬(III) 산화물(Sb2 O3 , 99.99%), CS2 (> 99.9%), n-부틸아민(CH3 (CH2 )3 NH2 , n-BA, 99.5%), 탄산세슘(Cs2 CO3 , 99.9%), 2-메톡시에탄올(CH3 OCH2 채널2 OH, 99.8%), 티타늄(IV) 이소프로폭사이드(Ti(OCH(CH3) )2 )4 , TTIP, 97%), 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT, Mw 50–70K, 위치 규칙성 91–94%, Rieke Metals), 1,2-디클로로벤젠(o-DCB, 99%) 및 에탄올(CH<하위>3 채널2 OH, 무수)는 Sigma-Aldrich Co.에서 구입했으며 추가 정제 없이 받은 그대로 사용했습니다.

Sb 복합체는 보고된 방법에 따라 합성되었다[22]. Sb2 O3 (1.0 mmol)을 에탄올(2.0 mL) 및 CS2의 용액과 혼합했습니다. (1.5 mL) 실온에서 자기 교반과 함께. 그런 다음, n-부틸아민(2.0mL)을 최소 30분 동안 계속 교반하면서 천천히 용액에 첨가하여 안티몬 부틸디티오카바메이트(Sb(S2 CNHC4 H9 )3 ). 그 후, 이 용액 2 mL를 에탄올 1 mL로 희석하여 Sb 복합체를 형성했습니다.

기기 제작

평면형 Sb2 S3 이 연구에서 태양 전지는 FTO/c-TiO2의 전형적인 구조를 가지고 있습니다 /Sb2 S3 /P3HT/Au, 여기서 P3HT는 HTL로 사용됩니다. c-TiO2 2 mL TTIP, 60 mL 에탄올, 0.225mL 증류수 및 0.03mL HNO3의 혼합 용액을 스핀 코팅하여 세척된 FTO 표면에 층을 증착했습니다. 3000 rpm에서 30 초 동안 가열한 다음 공기 중에서 500 °C에서 60분 동안 어닐링합니다.

Cs2를 사용한 표면 수정용 CO3 , C2 CO3 CH3에 용해 OCH2 채널2 특정 농도(1, 3, 5 및 10 mg/mL)의 OH 용액을 10분 UV-오존 처리된 c-TiO2에 스핀 코팅했습니다. 45 s 동안 6000 rpm에서 층. 그런 다음 필름은 Sb2 전에 150°C에서 10분 동안 열처리되었습니다 S3 레이어가 스핀 코팅되었습니다.

Sb2의 경우 S3 박막, Sb 복합 용액을 30초 동안 6000 rpm의 속도로 스핀 코팅한 후 필름을 N2에서 어닐링했습니다. -200 °C에서 1 분 및 350 °C에서 2 분 동안 퍼지된 핫 플레이트

P3HT 용액(1 mL o-DCB 중 10 mg)을 Sb2에 스핀 코팅했습니다. S3 /c-TiO2 /FTO 기판을 60초 동안 3000 rpm의 속도로 공기 중에서 30분 동안 100 °C의 핫 플레이트에서 가열했습니다. 마지막으로, Au 상대 전극은 5.0 × 10 -6 의 압력 하에서 열 증발기를 사용하여 증착되었습니다. 토르. 각 기기의 활성 영역은 0.16 cm 2 입니다. .

측정 및 분석

Sb2의 표면 및 단면 S3 박막은 전계 방출 주사 전자 현미경(FE-SEM, S-4800, Hitachi)을 사용하여 특성화되었습니다. 표면 형태는 원자력 현미경(AFM, Park NX10, Park Systems)을 사용하여 연구되었습니다. c-TiO2의 광학적 특성 UV-Vis(Lambda 750, Perkin Elmer)를 사용하여 측정했습니다. 전류 밀도-전압(JV ) 특성은 전위계(모델 2400, Keithley) 및 1kW 크세논 아크 램프(Oriel)가 있는 솔라 시뮬레이터(91192, Newport)가 장착된 특수 태양 전지 측정 시스템을 사용하여 결정되었습니다. 광도는 태양 하나(100 mW/cm 2 ) 복사 전력 에너지 미터(모델 70260, Oriel)를 사용하여 AM 1.5G 태양 조사 조건에서. 직렬 저항(R S ) 및 션트 저항(R )는 해당 J의 기울기에서 계산되었습니다. –V V 너머의 곡선 OCJ SC , 각각. 외부 양자 효율(EQE)은 100 W 크세논 램프가 장착된 QuantX-300 양자 효율 측정 시스템(Newport)으로 측정하였다. FTO/c-TiO2의 구조 정보 (/Cs2 CO3 ) 샘플은 θ를 갖는 다목적 X선 회절(XRD) 시스템(Empyrean, PANalytical)으로 특성화되었습니다. -2θ 0.05°/초의 스캔 속도로 모드. 전자 상태 및 에너지 준위는 초고진공 환경(ESCALAB 250Xi, Thermo Scientific)에서 X선 ​​광전자 분광법(XPS) 및 자외선 광전자 분광법(UPS)을 사용하여 분석되었습니다. UPS 및 XPS 스펙트럼은 각각 He I 라인(hν =21.2 eV)과 Al Kα 방사원(hν =1486.6 eV)을 사용하여 얻었습니다. XPS 깊이 프로파일링은 Ar + 를 사용하여 얻었습니다. -클러스터 이온 건 및 1 Å/sec의 에칭 속도

결과 및 토론

그림 1a는 기기 구조의 개략도를 보여줍니다. 하단 레이어는 c-TiO2로 구성됩니다. 전자 수송으로 작용하는 유리/FTO 기질에 층. 빛은 Sb2에 의해 흡수됩니다. S3 정공은 P3HT HTL에 의해 수송되고 Au 상대 전극에서 수집됩니다.

<그림>

평면형 Sb2의 소자 구조 개략도 S3 태양 전지. Sb2 S3 FCA법을 이용한 박막 제조공정

Sb2 S3 흡수층은 Sb 복합 전구체를 사용하여 FCA를 통해 증착되어 매우 큰 입자 크기를 실현합니다. 전구체는 200°C에서 1 분 동안 비정질 상태로, 350°C에서 2분 동안 결정질 상태로 열분해되었다(그림 1b). 그림 2에 표시된 SEM 이미지는 Sb2와 거의 동일한 매우 큰 입자 크기를 나타냅니다. S3 Wang et al.에 의해 보고된 박막 형태 [22].

<그림>

상위 뷰 및 b Sb2의 단면 SEM 이미지 S3 350 °C에서 2 분 동안 어닐링 후 흡수층

평면형 Sb2의 효율 S3 태양 전지는 Cs2로 표면 처리를 통해 개선되었습니다. CO3 c-TiO2의 레이어.

Cs2 농도에 따른 장치 속성 CO3 최적의 Cs2를 결정하기 위해 솔루션이 수행되었습니다. CO3 집중. 그림 3a 및 표 1은 J를 보여줍니다. –V 다른 농도의 Cs2를 사용하는 장치의 특성 CO3 AM 1.5G 조명(100 mW/cm 2 )에서 솔루션 ). 농도가 너무 낮으면(1 mg/mL) c-TiO2의 전체 적용 범위에 문제가 있습니다. Cs2가 있는 표면 CO3 . 그러나 너무 높으면(5 및 10 mg/mL) 유전 물질로 작용하여 직렬 저항이 증가하고 소자 효율이 저하됩니다. Cs2의 최적 농도 CO3 3 mg/mL인 것으로 밝혀졌다. (이하 "with Cs2 CO3 치료"는 3 mg/mL 농도의 Cs2를 사용하는 치료를 의미합니다. CO3 달리 명시되지 않는 한.)

<그림>

전류 밀도-전압(JV ) 특성 및 b 평면형 Sb2의 EQE 스펙트럼 S3 Cs2가 있거나 없는 태양 전지 CO3 c-TiO2 처리

그 결과 기기의 PCE는 2.83%, V OC 0.549 V, J SC 10.71 mA/cm 2 , 및 처리 전 48.14%의 FF. 그러나 3 mg/mL 용액으로 처리한 후 이러한 모든 매개변수가 유의하게 증가했습니다. 즉, V OC 0.596 V, J SC 11.71 mA/cm 2 , FF는 56.89%로 PCE는 3.97%입니다. 이 치료는 PCE에서 ~ 40% 개선을 가져왔습니다. 그림 3b와 같이 전체 스펙트럼 범위에서 더 높은 EQE는 빛이 더 효율적으로 전류로 변환되어 J가 증가함을 나타냅니다. SC 이 Cs2에 의해 CO3 치료. EQE 스펙트럼에서 우리는 750 nm에서 EQE의 시작이 Sb2에 대한 1.65 eV의 밴드 갭에 잘 해당한다는 것을 알 수 있습니다. S3 층과 500에서 650 nm로 EQE의 감소는 P3HT HTL 층의 흡수에 기인합니다.

c-TiO2의 XRD 패턴을 측정했습니다. Cs2가 있거나 없는 FTO 유리 기판 CO3 Cs2 여부를 조사하기 위한 치료 CO3 c-TiO2의 결정화에 영향을 미칩니다. 층 및/또는 확산된 Cs 관련 종에 의한 새로운 2차 상의 형성. Cs2 이후 XRD 피크에는 변화가 없었습니다. CO3 그림 4와 같이 처리합니다. 이는 Cs2 CO3 처리는 c-TiO2의 결정 구조에 거의 영향을 미치지 않습니다. 또한 새 단계를 생성하지 않습니다. 또한, Cs2 열처리 후 Cs 관련 상(산화세슘, 아산화세슘 또는 Cs 원소)이 분해되었다는 증거가 없었습니다. CO3 , 이는 Cs2의 두께를 의미합니다. CO3 매우 얇습니다. 그림 5d와 같이 Cs 관련 종의 두께는 약 2~3 nm였으며 이는 FTO/c-TiO2 시료에 대한 XPS 깊이 프로파일 분석에 의해 결정되었습니다. /C2 CO3 (3 mg/mL). Cs2의 측정된 두께 CO3 (2~3 nm)는 AFM 분석과 잘 일치하며 Cs2를 통해 표면 거칠기가 개선됨을 나타냅니다. CO3 9.89 ~ 8.03 nm 처리(그림 6a 참조).

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c-TiO2의 XRD 패턴 Cs2가 있거나 없는 FTO 유리 기판 CO3 치료

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a의 XPS 스펙트럼 설문 조사 스캔 및 Cs 3d 피크, b Ti 2p 피크, c c-TiO2에 대한 O 1 s 피크 Cs2가 있거나 없는 표면 CO3 치료 및 d FTO/c-TiO2에 대한 Cs 3d 피크에 대한 깊이 프로파일 /C2 CO3 Cs 관련 층의 두께를 결정하기 위한 샘플

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표면 형태 및 b의 AFM 이미지(2 μm × 2 μm) c-TiO2의 UV-Vis 흡수 및 투과 스펙트럼 Cs2 포함 및 미포함 CO3 치료

우리는 c-TiO2의 표면 상태를 연구했습니다. XPS 측정을 사용하여 레이어. 그림 5의 XPS 스펙트럼은 조사 스캔과 Cs 3d 피크 스캔 모두 c-TiO2에 Cs의 존재를 분명히 나타냅니다. 표면. Ti 2p 및 O 1 s 피크는 Cs2로 인해 더 낮은 결합 에너지로 이동되었습니다. CO3 Cs2 CO3 처리는 c-TiO2의 전자 구조에 영향을 미쳤습니다. 층. O 1 s 스펙트럼의 ~ 531 eV에서 약간의 어깨 모양이 나타나는 것은 Cs2에서 생성된 산화세슘 때문일 수 있습니다. CO3 낮은 일함수를 갖는 150 °C에서 어닐링을 통한 분해[26].

그림 6a의 AFM 이미지는 c-TiO2의 표면 형태의 차이를 보여줍니다. Cs2 전후의 레이어 CO3 치료. 처리 후 표면이 더 부드러워지고 제곱평균 제곱근 거칠기(Rg)가 9.89에서 8.03 nm로 감소했습니다. 이 매끄러운 표면은 c-TiO2 사이의 물리적 접촉을 증가시키는 데 유용했습니다. (/Cs2 CO3 ) 레이어 및 Sb2 S3 레이어, R 감소 S 11.14 Ω cm 2 의 값 (C2 제외 CO3 ) ~ 8.82 Ω cm 2 (Cs2 포함 CO3 )(표 1 참조). 감소된 R S FF를 48.14%에서 56.89%로 높이는 데 기여했을 수 있습니다[5].

c-TiO2의 UV-Vis 투과 스펙트럼 Cs2가 있거나 없는 영화 CO3 그림 6b에 나와 있습니다. 그림은 300과 800 nm의 파장 사이에 광투과율의 변화가 거의 없음을 보여주며, 이는 Cs2 CO3 처리는 Sb2에 도달하는 빛의 강도에 무시할 수 있는 영향을 미칩니다. S3 레이어.

UPS는 c-TiO2의 일함수의 변화를 결정하는데 사용되었습니다. Cs2 전후의 레이어 CO3 Cs2의 효과를 조사하기 위한 치료 CO3 V에서 OC . 결과는 그림 7a에 나와 있습니다. c-TiO2의 일함수 Cs2 후 0.3 eV 감소 CO3 치료. C2 CO3 열 증발 또는 용액 공정을 통해 많은 광전자 소자에서 효율적인 전자 수송 재료로 널리 사용됩니다. 그러나 전자 수송 기전과 전자 수송 특성을 담당하는 분해된 Cs 관련 종의 유형에 대한 정확한 분석은 여전히 ​​불확실하고 논란의 여지가 있습니다. 솔루션 처리 C에 대한 이전 보고서 중2 CO3 , Liao et al. Cs2 CO3 낮은 일함수, Cs2 형태의 도핑된 반도체로 분해될 수 있습니다. Cs2로 도핑된 O O2 XPS 분석을 사용하여 150 °C에서 열처리 후 [26]. 이러한 형태의 도핑된 산화세슘은 본질적으로 낮은 일함수를 갖는 n형 반도체로 작용할 수 있으며, 이는 c-TiO2의 일함수 감소에 기여할 수 있습니다. 우리 시스템에서. 또한, Fig. 6b와 같이 흡수 개시에 변화가 없었으며, 이는 c-TiO2의 광학 밴드갭의 변화가 거의 없음을 나타냅니다. 치료 후.

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c-TiO2의 UPS 스펙트럼 , b 에너지 레벨 다이어그램 및 c 평면형 Sb2의 제안된 작동 원리 S3 Cs2가 있거나 없는 태양 전지 CO3 치료

그림 7b의 에너지 밴드 다이어그램은 c-TiO2의 전도대 에너지 준위를 보여줍니다. 0.3 eV만큼 더 낮은 에너지 쪽으로 이동합니다. 이러한 변화는 개선된 V OC 내장 잠재력의 증가로 인해(V BI ) 장치 내부에 있지만 J도 증가합니다. SC c-TiO2 사이의 에너지 준위 정렬로 인해 및 Sb2 S3 인터페이스에서 전하 수송 장벽을 줄이기 위해. 제안된 작동 원리는 그림 7c에 나와 있습니다. 개방 회로 조건에서 c-TiO2의 이동된 전도 대역 Cs2에 의한 레이어 CO3 치료는 VBI 증가로 이어집니다. , 개선된 V OC . 동시에 증가된 VBI 결과적으로 Sb2의 더 큰 에너지 밴드 굽힘이 발생합니다. S3 단락 조건에서 층, 따라서 광 생성된 전자는 c-TiO2 쪽으로 빠르게 이동할 수 있습니다. 층. 이 빠른 전자 수송은 향상된 J SC 그리고 FF. 따라서 Cs2 CO3 c-TiO2에 대한 처리 레이어는 V를 모두 증가시킬 수 있습니다. OCJ SC 동시에 향상된 PCE로 이어집니다. 따라서 Cs2 CO3 c-TiO2의 유망한 재료입니다. 일 함수를 변경하고 전자 수송 특성을 개선하여 소자 성능을 향상시키기 때문에 표면 개질.

결론

C2 CO3 c-TiO2의 전하 수송 능력을 향상시키는 효과적인 표면 개질제로 밝혀졌습니다. 평면형 Sb2용 전자 수송층(ETL) S3 태양 전지. UPS 데이터는 Cs2 CO3 처리는 c-TiO2의 일 함수를 이동할 수 있습니다. 위쪽으로, 장치의 내장 전위를 증가시키고 전하 수송을 위한 에너지 장벽을 감소시킬 수 있습니다. c-TiO2 Cs2 이후에 표면이 더 부드러워졌습니다. CO3 치료, 결과적으로 Sb2와의 신체적 접촉 증가 S3 흡수. V를 포함한 모든 매개변수에서 동시에 태양전지 성능이 크게 향상되었습니다. OC , SC , 및 FF. 그 결과 PCE가 2.83%에서 3.97%로 거의 40% 증가했습니다. 이 연구는 Cs2와 같은 무기 화합물을 사용한 표면 처리가 CO3 고효율 평면형 Sb2 개발에 중요한 역할을 할 것입니다. S3 태양 전지.

약어

AFM:

원자력 현미경

c-TiO2 :

컴팩트 TiO2

EQE:

외부 양자 효율

ETL:

전자 수송 층

FCA:

빠른 화학적 접근

FF:

채우기 비율

FTO:

불소 도핑 산화주석

HTL:

정공 수송 층

J SC :

단락 전류 밀도

JV :

전류 밀도-전압

m-TiO2 :

메조포러스 TiO2

P3HT:

폴리(3-헥실티오펜)

PCE:

전력 변환 효율

R S :

직렬 저항

R :

션트 저항

SEM:

주사전자현미경

UPS:

자외선 광전자 분광법

UV-Vis:

자외선-가시광선 분광계

V BI :

내장된 잠재력

V OC :

개방 회로 전압

XPS:

X선 광전자 분광법

XRD:

X선 회절


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