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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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).

1. Sintesi della soluzione TiO2- BL
<ol><li>Preparare 2 flaconi trasparenti con un volume di 50 mL.</li>
	<li>Aggiungere 20 mL di etanolo per 1 fiala (V1) e sigillare V1.</li>
	<li>Trasferire un N2V1-riempito portaoggetti con un sistema di umidità controllato di H2O livello di < 1 ppm.</li>
	<li>Aggiungere mL 1,225 di titanio (IV) isopropossido (TTIP) a V1 utilizzando una siringa con un filtro da 0,45 µm di PVDF e delicatamente mescolare l'impasto per almeno 30 min. Nota: Questo pa...

<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 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...

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.

<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 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.

La figura 1 Mostra una rappresentazione schematica delle procedure sperimentali per la deposizione di3 2S Sb sul substrato di vetro di mp-TiO2Espanola2- BL/FTO. D Figura 1 Mostra lo schema di un tipico prodotto fabbricato con il metodo descritto nel presente documento e le proprietà di base. Il modello principale diffrazione di raggi x (XRD) è ben abbinato con quello di un stibnite Sb...

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

Fattori che influenzano le prestazioni di Sb2S3chiave-sensibilizzato celle solari durante un Sb2S3 deposizione via SbCl3-soluzione-elaborazione complessa di tiourea

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.

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 ...

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