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 trabajo fue financiado por el Instituto de ciencia de Daegu Gyeongbuk y tecnología (DGIST) R & D programas del Ministerio de ciencia y TIC, República de Corea (subvenciones no. 18-ET-01 y 18-01-HRSS-04).

1. síntesis de la solución de TiO2- BL
<ol><li>Preparar 2 frascos transparentes con un volumen de 50 mL.</li>
	<li>Añadir 20 mL de etanol al 1 frasco (V1) y sello de V1.</li>
	<li>Transferencia V1 a una N2-llena la caja de guante con un sistema de humedad controlada de H2O nivel de < 1 ppm.</li>
	<li>Añadir 1,225 mL de isopropóxido de titanio (IV) (docente) a V1 de una jeringa con un filtro de 0.45 μm PVDF y suavemente revolver la mezcla durante al menos 30 minutos. Nota: Este ...

<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 es ampliamente utilizado como capa de agujero de bloqueo en las células solares. Como se muestra en la figura 2, se observó una gran diferencia en el rendimiento dependiendo del grosor de TiO2- BL. Por lo tanto, su espesor debe ser optimizada para obtener el mejor rendimiento general del dispositivo, porque críticamente actúa como una capa de bloqueo de orificios para evitar cualquier contacto directo entre la FTO y agujero-transportar materiales<sup class=...

Chalcogenides basados en antimonio (Sb-Chs), incluyendo Sb2S3, Sb2Se3, Sb2(S, Se)3y CuSbS2, se consideran materiales emergentes que pueden ser utilizados en celdas solares de última generación1 ,2,3,4,5,6,7,8. Sin embargo, los dispositivos fotovoltaicos basados en amortiguadores luz Sb Chs no han alcanzado aún la eficiencia de conversión del 10% de energía (PCE) necesaria para demostrar la posible comercialización.
Para superar estas limitaciones, diversos métodos y técnicas se han aplicado, como un tratamiento superficial inducida por tioacetamida1, un de método de deposición de temperatura4, una deposición de capa atómica técnica2y el uso de coloide de punto cuántico puntos6. Entre estos varios métodos, el proceso de solución basado en la descomposición de un baño químico exhibe el más alto rendimiento1. Sin embargo, un control preciso de la reacción química y el tratamiento posterior es necesario para lograr el mejor rendimiento1,3.
Recientemente, hemos desarrollado un simple proceso de solución de alto rendimiento Sb2S3-sensible células solares utilizando un SbCl3-tiourea (TU) solución compleja3. Usando este método, hemos sido capaces de fabricar una calidad Sb2S3 con una controlada relación Sb/S, que fue aplicado a una celda solar para lograr un rendimiento comparable de 6.4% PCE. También fuimos capaces de reducir con eficacia el tiempo de procesamiento ya que el Sb2S3 fue fabricado por la deposición de una solo paso.
En este trabajo, describimos el procedimiento experimental detallado para un Sb2S3 la deposición en el sustrato compuesto por mesoporosos TiO2 (mp-TiO2) / TiO2 bloqueo de capa (TiO2- BL) / F-dopado (SnO)2 FTO) glass para la fabricación de Sb2S3-sensible células solares via SbCl3- TU complejo procesamiento de solución3. Además, tres factores claves que afectan el rendimiento fotovoltaico en el transcurso de una deposición de Sb2S3 identificaron y discutieron. El concepto del método puede aplicarse fácilmente a otras células solares de tipo activador basados en sulfuros del metal.

<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 se considera como uno de los amortiguadores ligeros emergentes que pueden aplicarse a las células solares de última generación debido a sus propiedades ópticas y eléctricas únicas. Recientemente, hemos demostrado su potencial como las células solares de última generación logrando una alta eficiencia fotovoltaica de > 6% en Sb2S3-sensible células solares utilizando un simple tiourea (TU)-basado en el método de solución compleja. Aquí, describimos los principales procedimientos experimentales para la deposición de Sb2S3 sobre una capa de mesoporosos TiO2 (mp-TiO2) usando una solución compleja de SbCl3- TU en la fabricación de células solares. En primer lugar, se sintetiza la solución SbCl3- TU disolviendo SbCl3 y TU en N, N- dimetilformamida en diferentes relaciones molares de SbCl3: TU. Entonces, la solución se deposita en sustratos como preparado de mp TiO2/TiO2-bloqueo de capa/F-dopado SnO2 vaso por la capa de la vuelta. Por último, para formar el cristalino Sb2S3, las muestras se recuecen en un N2-lleno de guantera a 300 ° C. También se discuten los efectos de los parámetros experimentales sobre el funcionamiento del dispositivo fotovoltaico.

La figura 1 muestra una representación esquemática del procedimiento experimental para la deposición de Sb2S3 en el substrato de mp TiO2/TiO2- BL/FTO glass. D de la figura 1 muestra la propiedades básicas y el esquema de un típico producto fabricado por el método descrito en este documento. El patrón principal difracción de rayos x (DRX) se empareja bien con la de un estibina 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

Principales factores que afectan el rendimiento del Sb2S3-sensibiliza las células solares durante una Sb2S3 deposición via SbCl3-tiourea tratamiento de solución de complejo

Este trabajo ofrece un detallado procedimiento experimental para la deposición de una capa mesoporosa TiO2 utilizando un SbCl3Sb2S3 -solución complejo tiourea para aplicaciones en Sb2S3-sensibiliza las células solares. Este artículo también determina los factores clave que rigen el proceso de deposición.

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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