Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (07.2016) : ОПТИЧЕСКИЕ И ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОКРИСТАЛЛОВ СУЛЬФИДА ЦИНКА, НАНЕСЕННЫХ НА ПЛЁНКИ ZNO:AL МЕТОДОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ПОСЛОЙНОЙ РЕАКЦИОННОЙ АДСОРБЦИИ (МЕТОД SILAR)

ОПТИЧЕСКИЕ И ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОКРИСТАЛЛОВ СУЛЬФИДА ЦИНКА, НАНЕСЕННЫХ НА ПЛЁНКИ ZNO:AL МЕТОДОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ПОСЛОЙНОЙ РЕАКЦИОННОЙ АДСОРБЦИИ (МЕТОД SILAR)

© 2016 г.     M. Mehrabian

University of Maragheh, Maragheh, Iran

Е-mail: masood.mehrabian@yahoo.com, masood.mehrabian@maragheh.ac.ir

Для изготовления слоя ZnS в гибридных солнечных ячейках со структурой ITO/AZO/ZnS/P3HT/PCBM/Ag был применен метод последовательной послойной реакционной адсорбции (метод SILAR). Вначале на стеклянные подложки с нанесенным слоем ITO наносились слои ZnO, допированного алюминием различной концентрации (слои AZO) с целью выбора оптимального значения последней с точки зрения максимальной эффективности преобразования. Затем методом SILAR с различным числом циклов на слой ITO/AZO наносился слой ZnS, формируя таким образом высокоэффективные солнечные ячейки.

Методом рентгеноструктурного анализа подтверждено образование чисто кубической нанокристаллической структуры ZnS. Показано, что ширина щели квантовых точек ZnS изменяется в узких пределах – 3,8–4,0 эВ, в зависимости от количества циклов нанесения слоев. Исследовано влияние количества циклов на параметры солнечных панелей. Определены фотоэлектрические характеристики изготовленных ячеек в стандартных условиях солнечного освещения (атмосферный параметр AM 1,5, плотность мощности 100 мВт/см2). При шести циклах SILAR достигнута эффективность 3,25%.

Ключевые слова: фотовольтаические свойства, ZnO:Al, квантовые точки ZnS, метод SILAR.

OPTICAL AND PHOTOVOLTAIC PROPERTIES OF ZnS NANOCRYSTALS FABRICATED ON Al:ZnO FILMS USING SILAR TECHNIQUE

© 2016   M. Mehrabian

Faculty of Basic Science, University of Maragheh, PO Box 55181-83111, Maragheh, Iran

Е-mail: masood.mehrabian@yahoo.com, masood.mehrabian@maragheh.ac.ir

Hybrid solar cells with ITO/AZO/ZnS/P3HT/PCBM/Ag structure were fabricated, so that in the synthesis of ZnS layer, successive ion layer absorption and reaction (SILAR) technique was used. At first, the Al doped ZnO (AZO) layers with different molar concentration of Al were deposited on ITO-glass substrates and the optimum concentration was determined to produce the maximum power conversion efficiency.

The ZnS layer with different SILAR cycles was then grown on ITO/AZO to fabricate the high efficient solar cell. X-ray diffraction analysis confirmed the formation of pure, nanocrystalline and cubic structure of ZnS. Optical measurements showed that band gap of ZnS quantum dots varies in a narrow range 3.8–4.0 eV, depending on the number of SILAR cycles. The effect of number of cycles on the solar cell performance was investigated. The photovoltaic properties of fabricated cells under the illumination of one sun (AM 1.5, 100 mW/cm2) have been examined. The results indicated that changing the number of SILAR cycles improves the performances of the fabricated photovoltaic cells; a high efficiency of 3.25% was observed at number of cycles 6.

Keywords: Photovoltaic, Al:ZnO, ZnS nanoparticles, SILAR technique.

OCIS codes: 160.2100, 160.4760, 160.6000, 230.0250

Submitted 22.12.2015

ЛИТЕРАТУРА

1.         Obaid A.S., Mahdi M., Hassan Z., Bououdina M. PbS nanocrystal solar cells fabricated using microwave-assisted chemical bath deposition // Intern. J. Hydrogen Energy. 2013. V. 38. Is. 2. P. 807–815.

2.         Kamat P.V., Tvrdy K., Baker D.R., Radich J.G. Beyond photovoltaics: Semiconductor nanoarchitectures for liquid-junction solar cells // Chem. Rev. 2010. V. 110. № 11. P. 6664–6688.

3.         Ruhle S., Shalom M., Zaban A. Quantum-dot-sensitized solar cells // Chem. Phys. Chem. 2010. V. 11. P. 2290–2304.

4.        Sero I.M., Bisquert J. Breakthroughs in the development of semiconductor-sensitized solar cells // J. Phys. Chem. Lett. 2010. V. 1. P. 3046–3052.

5.         Yang L., Zhang Z., Fang Sh., Gao X., Obata M. Influence of the preparation conditions of TiO2 electrodes on the performance of solid-state dye-sensitized solar cells with CuI as a hole collector // Solar Energy. 2007. V. 81. P. 717–722.

6.        Gregg B.A., Pichot F., Ferrere S., Fields C.L. Interfacial recombination processes in dye-sensitized solar cells and methods to passivate the interfaces // J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 1022–1429.

7.         Nusbaumer H., Moser J.E., Zakeeruddin S.M., Nazeeruddin M.K., Grätzel M. CoII(dbbip)22+ Complex Rivals Tri-iodide/Iodide redox mediator in dye-sensitized photovoltaic cells // J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. № 43. P. 10461–10464.

8.        Rawalekar S., Verma S., Kaniyankandy S., Ghosh H.N. Interfacial electron transfer dynamics in quinizarin sensitized ZnS nanoparticles: Monitoring charge transfer emission // Langmuir. 2009. V. 25. № 5. P. 168–172.

9.        Popescu V., Nascu H.I., Darvasi E. Optical properties of PbS-CdS multilayers and mixed (CdS + PbS) thin films deposited on glass substrate by spray pyrolysis // J. Optoelectronics and Advanced Mater. 2006. V. 8. P. 1187–1193.

10.       Prabaha S., Suryanaranyanan N., Rajasekar K., Srikanth S. Lead selenide thin films from vacuum evaporation method-structural and optical properties // Chalcogenide Lett. 2009. V. 6. P. 203–211.

11.       Farady M., Hochbaum A.I., Goldberger J., Zhang M., Tang P. Synthesis and thermoelectrical characterization of lead chalcogenide nanowires // Advanced Mater. 2007. V. 19. P. 3047–3051.

12.       Pathan H.M., Lokhande C.D. Deposition of metal chalcogenide thin films by successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) method // Bull. Mater. Sci. 2004. V. 27. P. 85–111.

13.       Joo J., Kim D., Yun D.J., Jun H., Rhee S.W., Lee J.S., Yong K., Kim S., Jeon S. The fabrication of highly uniform ZnO/CdS core/shell structures using a spin-coating-based successive ion layer adsorption and reaction method // Nanotechnology. 2010. V. 21. № 32. P. 325604–6.

14.       Im S.H., Kim H.J., Seok S.I. Near-infrared responsive PbS-sensitized photovoltaic photodetectors fabricated by the spin-assisted successive ionic layer adsorption and reaction method // Nanotechnology. 2012. V. 22. P. 2157–2165.

15.       Zhang L., Qin D., Yang G., Zhang Q. The investigation on synthesis and optical properties of ZnS:Co nanocrystals by using hydrothermal method // Chalcogenide Lett. 2012. V. 9. P. 93–98.

16.       Palve A.M., Garje S.S. A facile synthesis of ZnS nanocrystallites by pyrolysis of single molecule precursors, Zn (cinnamtscz)2 and ZnCl2 (cinnamtsczH)2 // Bull. Mater. Sci. 2011. V. 34. P. 667–671.

17.       Tu W., Liu H. Rapid synthesis of nanoscale colloidal metal clusters by microwave irradiation // J. Mater. Chem. 2000. V. 10. P. 2207–2211.

18.       Zhijie S.Q., Zeng X., Zhang C., Shi M., Tan F., Wang Z. Synthesis of MDMO-PPV capped PbS quantum dots and their application to solar cells // Polymer. 2008. V. 49. P. 4647–4651.

19.       Yang Z., Zhang Q., Xi J., Park K., Xu X., Liang Z., Cao G. CdS/CdSe co-sensitized solar cell prepared by jointly using successive ion layer absorption and reaction method and chemical bath deposition process // Sci. Advanced Mater. 2012. V. 4. P. 1013–1017.

20.      Shen Q., Kobayashi J., Diguna L.J., Toyoda T. Effect of ZnS coating on the photovoltaic properties of CdSe quantum dot-sensitized solar cells // Appl. Phys. 2008. V. 103. Is. 8. P. 084304–084309.

21.       Rahdar A. Effect of mercaptoethanol and Na2S dropwise addition rate on zinc sulfide semiconductor nanocrystals: Synthesis and characterization // J. Nanostructure in Chem. 2013. V. 3. Is. 61. P. 8865–8869.

22.      Musat V., Teixeira B.H., Fortunato E., Monteiro R.C.C., Vilarinho P. Al-doped ZnO thin films by sol-gel method // Surf. Coat. Technol. 2004. V.180. P. 659–662.

23.      Karaagac H., Yengel E., Islam M.S. Physical properties and heterojunction device demonstration of aluminum-doped ZnO thin films synthesized at room ambient via sol-gel method // J. Alloys and Compounds. 2012. V. 521. P. 155–162.

24.      Mondal S., Kanta K.P., Mitra P. Preparation of Al-doped ZnO (AZO) thin film by SILAR // J. Phys. Sci. 2008. V. 12. Р. 221–229.

25.      Gonzalez A.E.J., Urueta J.A.S. Optical transmittance and photoconductivity studies on ZnO:Al thin films prepared by the sol-gel technique // Solar Energy Materials and Solar Cells. 1998. V. 52. № 3. P. 345–353.

26.      Xue S.W., Zu X.T., Zheng W.G., Deng H.X., Xiang X. Effects of Al doping concentration on optical parameters of ZnO:Al thin films by sol-gel technique // Physica B. 2006. V. 381 P. 209–213.

27.       Tewari S., Bhattacharjee A. Structural, electrical, optical and sensing properties on spray-deposited aluminum doped ZnO thin films // Indian Academy of Sciences. 2011. V. 76. № 1. P. 153–163.

 

 

Полный текст >>>