Name: key factors affecting the performance of sb2s3-sensitized solar cells during an sb2s3 deposition via sbcl3-thiourea complex solution-processing
Uploaded: 2018-07-16T15:00:00
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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).

1. Synthese von TiO2BL - Lösung
<ol><li>Bereiten Sie 2 transparente Fläschchen mit 50 mL Volumen.</li>
	<li>1 Durchstechflasche (V1) 20 mL Ethanol hinzu und versiegeln Sie V1 zu.</li>
	<li>Übertragen Sie V1 auf ein N-2-Glove-Box mit einer Feuchtigkeit-gesteuerte System H2O Niveau von < 1 ppm gefüllt.</li>
	<li>Hinzufügen von 1,225 mL von Titan (IV) Isopropoxide (TTIP) v1 mit einer Spritze mit einem 0,45 µm PVDF Filter und vorsichtig rühren Sie die Mischung für mindestens 30 Minu...

<ol>
	<li>Choi, Y. C., Lee, D. U., Noh, J. H., Kim, E. K., Seok, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+Improved+Sb2S3+Sensitized-Inorganic-Organic+Heterojunction+Solar+Cells+and+Quantification+of+Traps+by+Deep-Level+Transient+Spectroscopy.">Highly Improved Sb2S3 Sensitized-Inorganic-Organic Heterojunction Solar Cells and Quantification of Traps by Deep-Level Transient Spectroscopy.</a> Advanced Functional Materials. 24 (23), 3587-3592 (2014).</li><li>Kim, D. -. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+reproducible+planar+Sb2S3-sensitized+solar+cells+based+on+atomic+layer+deposition.">Highly reproducible planar Sb2S3-sensitized solar cells based on atomic layer deposition.</a> Nanoscale. 6 (23), 14549-14554 (2014).</li><li>Choi, Y. C., Seok, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+Sb2S3-Sensitized+Solar+Cells+Via+Single-Step+Deposition+of+Sb2S3+Using+S/Sb-Ratio-Controlled+SbCl3-Thiourea+Complex+Solution.">Efficient Sb2S3-Sensitized Solar Cells Via Single-Step Deposition of Sb2S3 Using S/Sb-Ratio-Controlled SbCl3-Thiourea Complex Solution.</a> Advanced Functional Materials. 25 (19), 2892-2898 (2015).</li><li>Godel, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+room+temperature+aqueous+Sb2S3+synthesis+for+inorganic-organic+sensitized+solar+cells+with+5.1%+efficiencies.">Efficient room temperature aqueous Sb2S3 synthesis for inorganic-organic sensitized solar cells with 5.1% efficiencies.</a> Chemical Communications. 51 (41), 8640-8643 (2015).</li><li>Choi, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sb2Se3-Sensitized+Inorganic-Organic+Heterojunction+Solar+Cells+Fabricated+Using+a+Single-Source+Precursor.">Sb2Se3-Sensitized Inorganic-Organic Heterojunction Solar Cells Fabricated Using a Single-Source Precursor.</a> Angewandte Chemie International Edition. 53 (5), 1329-1333 (2014).</li><li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=6.5%+Certified+Efficiency+Sb2Se3+Solar+Cells+Using+PbS+Colloidal+Quantum+Dot+Film+as+Hole-Transporting+Layer.">6.5% Certified Efficiency Sb2Se3 Solar Cells Using PbS Colloidal Quantum Dot Film as Hole-Transporting Layer.</a> ACS Energy Letters. 2 (9), 2125-2132 (2017).</li><li>Choi, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+Inorganic-Organic+Heterojunction+Solar+Cells+Employing+Sb2(Sx/Se1-x)3+Graded-Composition+Sensitizers.">Efficient Inorganic-Organic Heterojunction Solar Cells Employing Sb2(Sx/Se1-x)3 Graded-Composition Sensitizers.</a> Advanced Energy Materials. 4 (7), 1301680 (2014).</li><li>Choi, Y. C., Yeom, E. J., Ahn, T. K., Seok, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CuSbS2-Sensitized+Inorganic-Organic+Heterojunction+Solar+Cells+Fabricated+Using+a+Metal-Thiourea+Complex+Solution.">CuSbS2-Sensitized Inorganic-Organic Heterojunction Solar Cells Fabricated Using a Metal-Thiourea Complex Solution.</a> Angewandte Chemie International Edition. 54 (13), 4005-4009 (2015).</li><li>Versavel, M. Y., Haber, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+optical+properties+of+amorphous+and+crystalline+antimony+sulfide+thin-films.">Structural and optical properties of amorphous and crystalline antimony sulfide thin-films.</a> Thin Solid Films. 515 (18), 7171-7176 (2007).</li><li>Yang, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrazine+solution+processed+Sb2S3,+Sb2Se3+and+Sb2(S1-xSex)3+film:+molecular+precursor+identification,+film+fabrication+and+band+gap+tuning.">Hydrazine solution processed Sb2S3, Sb2Se3 and Sb2(S1-xSex)3 film: molecular precursor identification, film fabrication and band gap tuning.</a> Scientific Reports. 5, 10978 (2015).</li><li>Peng, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+investigation+of+the+role+of+compact+TiO2+layer+in+solid+state+dye-sensitized+TiO2+solar+cells.">Systematic investigation of the role of compact TiO2 layer in solid state dye-sensitized TiO2 solar cells.</a> Coordination Chemistry Reviews. 248 (13-14), 1479-1489 (2004).</li><li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+Optimization+of+TiO2/Sb2Se3+Thin+Film+Solar+Cells+by+High-Throughput+Combinatorial+Approach.">Accelerated Optimization of TiO2/Sb2Se3 Thin Film Solar Cells by High-Throughput Combinatorial Approach.</a> Advanced Energy Materials. 7 (20), 1700866 (2017).</li><li>Sung, S. -. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+control+of+nanostructured+interfaces+of+planar+Sb2S3+solar+cells+by+simple+spin-coating+process+and+its+effect+on+photovoltaic+properties.">Systematic control of nanostructured interfaces of planar Sb2S3 solar cells by simple spin-coating process and its effect on photovoltaic properties.</a> Journals of Industrial and Engineering Chemistry. 56, 196-202 (2017).</li><li>Gong, J., Liang, J., Sumathy, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+on+dye-sensitized+solar+cells+(DSSCs):+Fundamental+concepts+and+novel+materials.">Review on dye-sensitized solar cells (DSSCs): Fundamental concepts and novel materials.</a> Renewable &amp; Sustainable Energery Reviews. 16 (8), 5848-5860 (2012).</li><li>Jeon, N. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent+engineering+for+high-performance+inorganic-organic+hybrid+perovskite+solar+cells.">Solvent engineering for high-performance inorganic-organic hybrid perovskite solar cells.</a> Nature Materials. 13 (9), 897-903 (2014).</li><li>Choi, Y. C., Lee, S. W., Jo, H. J., Kim, D. -. H., Sung, S. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+growth+of+organic-inorganic+hybrid+CH3NH3PbI3+perovskite+thin+films+from+phase-controlled+crystalline+powders.">Controlled growth of organic-inorganic hybrid CH3NH3PbI3 perovskite thin films from phase-controlled crystalline powders.</a> RSC Advances. 6 (106), 104359-104365 (2016).</li><li>Choi, Y. C., Lee, S. W., Kim, D. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antisolvent-assisted+powder+engineering+for+controlled+growth+of+hybrid+CH3NH3PbI3+perovskite+thin+films.">Antisolvent-assisted powder engineering for controlled growth of hybrid CH3NH3PbI3 perovskite thin films.</a> APL Materials. 5 (2), 026101 (2017).</li></ol>

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 ...

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.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="847">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:316px;">Ethyl alcohol, Pure, &#62;99.5%</td>
			<td style="width:227px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:129px;">459836</td>
			<td style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">Titanium(IV) isopropoxide 97%</td>
			<td style="width:227px;">Aldrich</td>
			<td style="width:129px;">205273</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">Nitic acid, ACS reagent, 70%</td>
			<td style="width:227px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:129px;">438073</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">Antimony(III) chloride</td>
			<td style="width:227px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:129px;">311375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">Thiourea</td>
			<td style="width:227px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:129px;">T7875</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:316px;">N,N-Dimethylformamide, anhydrous, 99.8%</td>
			<td style="width:227px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:129px;">227056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">TiO2 paste with 50 nm particles</td>
			<td style="width:227px;">ShareChem</td>
			<td style="width:129px;">SC-HT040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">Poly(3-hexylthiophene)</td>
			<td style="width:227px;">1-Material</td>
			<td style="width:129px;">PH0148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">Chlorobenzene</td>
			<td style="width:227px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:129px;">284513</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">FTO/glass (8 Ohmos/sq)</td>
			<td style="width:227px;">Pilkington</td>
			<td style="width:129px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">Spin coater</td>
			<td style="width:227px;">DONG AH TRADE CORP</td>
			<td style="width:129px;">ACE-200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">Hot plate</td>
			<td style="width:227px;">AS ONE Corporation</td>
			<td style="width:129px;">HHP-411</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">Glove box</td>
			<td style="width:227px;">KIYON</td>
			<td style="width:129px;">KK-021AS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">UV OZONE Cleaner</td>
			<td style="width:227px;">AHTECH LTS</td>
			<td style="width:129px;">AC-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">Furnace</td>
			<td style="width:227px;">WiseTherm</td>
			<td style="width:129px;">FP-14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:316px;">UV/Vis Absorption spectroscopy</td>
			<td style="width:227px;">PerkinElmer</td>
			<td style="width:129px;">Lambda 750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:316px;">Multifunctional evaporator with glove box</td>
			<td style="width:227px;">DAEDONG HIGH TECHNOLOGIES</td>
			<td style="width:129px;">DDHT-SDP007</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

key factors affecting the performance of sb2s3-sensitized solar cells during an sb2s3 deposition via sbcl3-thiourea complex solution-processing

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.

Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung der Versuchsanordnung für die Sb-2S-3 -Abscheidung auf dem Substrat des mp-TiO2/TiO2- BL/FTO Glas. Abbildung 1 d zeigt die grundlegenden Eigenschaften und Aufbau des ein typisches Produkt von der hier beschriebenen Methode hergestellt. Die wichtigsten Röntgendiffraktometrie (XRD) Muster ist gut aufeinander abgestimmt, damit ein Stibnite ...

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Key Factors Affecting the Performance of Sb2S3-sensitized Solar Cells During an Sb2S3 Deposition via SbCl3-thiourea Complex Solution-processing

Wichtige Faktoren, die die Leistung von Sb-2S-3-sensibilisiert Solarzellen während einer Sb2S3 Abscheidung über SbCl3-Thioharnstoff komplexe Lösung-Verarbeitung

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.

Sb2S3 is considered as one of the emerging light absorbers that can be applied to next-generation solar cells because of its unique optical and electrical ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Key Factors Affecting the Performance of Sb2S3-sensitized Solar Cells During an Sb2S3 Deposition via SbCl3-thiourea Complex Solution-processing

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Herstellung von hydrophoben Metall-organische Gerüste über Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition von Perfluoralkanen für die Beseitigung von Ammoniak

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Forschung

Chemie

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Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in ...

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Verbesserte Qualität Hetero in Cu<sub&gt; 2</subSolarzellen durch die Optimierung der Atmosphärendruck Spatial Atomic Layer&gt; O-basierte Hinterlegt<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; x</sub&gt; O

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Synthese von Protein Biokonjugate<em&gt; über</em&gt; Cystein-maleimid Chemie

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