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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Este trabalho foi apoiado pela Daegu Gyeongbuk Instituto de ciência e tecnologia (DGIST) R & D programas do Ministério da ciência e das TIC, República da Coreia (bolsas n º 18-ET-01 e 18-01-HRSS-04).

1. síntese da solução TiO2- BL
<ol><li>Prepare 2 frascos transparentes com um volume de 50 mL.</li>
	<li>Adicionar 20 mL de etanol a 1 frasco (V1) e selar V1.</li>
	<li>Transferência de V1 para um N2-cheio de porta-luvas com um sistema de umidade controlada de um H2O nível de < 1 ppm.</li>
	<li>Adicionar 1,225 mL de titânio (IV) isopropoxide (TTIP) v1 usando uma seringa com um filtro PVDF de 0,45 µm e suavemente agitar a mistura pelo menos 30 min. Nota: Esta etapa deve ser exe...

<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 é amplamente usada como uma camada de bloqueio de buraco em células solares. Como mostrado na Figura 2, observou-se uma grande diferença no desempenho dispositivo dependendo da espessura BL -2TiO. Portanto, sua espessura deve ser otimizada para obter o melhor desempenho global do dispositivo, porque criticamente atua como uma camada de orifício de bloqueio para evitar qualquer contacto directo entre FTO e buraco-transportando materiais11</...

Chalcogenides baseados em antimónio (Sb-Chs), incluindo Sb2S3, Sb2Se3, Sb2(S, Se)3e CuSbS2, são considerados materiais emergentes que podem ser usados em células solares de última geração1 ,2,3,4,5,6,7,8. No entanto, dispositivos fotovoltaicos baseados em Sb-Chs absorventes de luz ainda não atingiram a eficiência de conversão de energia de 10% (PCE) necessária para demonstrar a comercialização viável.
Para superar essas limitações, vários métodos e técnicas que foram aplicadas, tais como um tratamento de superfície induzida por tioacetamida1, um método de deposição de temperatura4, uma técnica de deposição de camada atômica2e o uso de coloide ponto quântico pontos6. Entre esses vários métodos, o processamento de solução com base em uma decomposição de banho químico exibiu o mais alto desempenho1. No entanto, um controle preciso da reação química e o pós-tratamento são necessárias para alcançar o melhor desempenho de1,3.
Recentemente, desenvolvemos um solução simples-processamento de alto desempenho Sb2S3-sensibilizadas células solares usando uma SbCl3-solução complexa de tioureia (TU)3. Usando esse método, fomos capazes de fabricar uma qualidade Sb2S3 com uma relação controlada de Sb/S, que foi aplicada a uma célula solar para atingir um desempenho comparável dispositivo de 6,4% PCE. Também fomos capazes de efetivamente reduzir o tempo de processamento, uma vez que o Sb2S3 foi fabricado por uma deposição de etapa única.
Neste trabalho, descrevemos o procedimento experimental detalhado para um depoimento de3 2S Sb no substrato consistindo de mesoporos TiO2 (mp-TiO2) / TiO2 camada de bloqueio (TiO2- BL) / F-dopado SnO2 ( Vidro FTO) para a fabricação de Sb2S3-sensibilizadas células solares através de SbCl3- TU complexo processamento de solução3. Além disso, três fatores-chave que afetam o desempenho fotovoltaico no decurso de uma deposição de3 Sb2S foram identificadas e discutidas. O conceito do método pode ser facilmente aplicado às outras células solares de sensibilizador-tipo com base em sulfetos metálicos.

<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 é considerado como um dos absorventes de luz emergentes que podem ser aplicados para células solares de última geração por causa de suas propriedades ópticas e elétricas originais. Recentemente, nós demonstrou seu potencial como células solares de última geração, conseguindo uma alta eficiência fotovoltaica de > 6% em Sb2S3-sensibilizadas células solares usando uma simples tioureia (TU)-com base em método de solução complexa. Aqui, descrevemos os principais procedimentos experimentais para a deposição de Sb2S3 em uma camada de mesoporos TiO2 (mp-TiO2) usando uma solução complexa de SbCl3- TU na fabricação de células solares. Primeiro, a solução TU -3SbCl é sintetizada pela dissolução SbCl3 e TU em N, N- dimetilformamida em diferentes proporções molares de SbCl3: TU. Então, a solução é depositada em substratos preparados como consistindo de mp-TiO2/TiO2-bloqueando camada/F-dopado SnO2 vidro por revestimento de rotação. Finalmente, para formar o cristalino Sb2S3, as amostras são recozidas em um N2-encheu a caixa de luva a 300 ° C. Os efeitos dos parâmetros experimentais sobre o desempenho do dispositivo fotovoltaico também são discutidos.

A Figura 1 mostra uma representação esquemática do procedimento experimental para a deposição de3 2S Sb no substrato de vidro de - BL/FTO do mp-TiO2/TiO2. Figura 1 d mostra as propriedades básicas e esquema de um típico produto fabricado pelo método descrito neste documento. O padrão principal difração de raios x (XRD) é bem combinado com o de um stibnite Sb2S<sub...

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

Principais fatores que afetam o desempenho do Sb2S3-sensibilizadas células solares durante um Sb2S3 deposição através de SbCl3-tioureia solução-processamento complexo

Este trabalho fornece um procedimento experimental detalhado para a deposição de Sb2S3 em uma camada de mesoporos TiO2 usando um SbCl3-solução complexa de tioureia para aplicações em Sb2S3-sensibilizadas células solares. Este artigo também determina os fatores-chave que regem o processo de deposição.

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

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