نویسندگان

1 دانشکده علوم پایه، دانشگاه مراغه، مراغه

2 گروه اپتیک و لیزر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بناب، بناب

چکیده

بازده تبدیل نسبتا کم انرژی (PCE) سلول های خورشیدی حساس شده به نقاط کوانتومی (QDSSCs) به بازترکیب بار در سطوح مشترک مربوط می­ شود. فرایند بازترکیب بار را می­توان با پوشاندن لایه QD با یک نیمه ­رسانای گاف پهن مانند ZnS، که به عنوان یک لایه مسدود کننده بین QD ها و مواد انتقال حفره (HTM) عمل می ­کند، متوقف کرد. در مطالعه حاضر، برای بهبود PCE از سلول­های خورشیدی حساس به نقطه کوانتومی PbS، لایه مسدود کننده ZnS بر روی PbS (QDs) با استفاده از روش جذب و واکنش متوالی لایه یونی (SILAR) در دمای اتاق و فشار محیط، با موفقیت ساخته شد. اثر ضخامت لایه ZnS بر خواص فتوولتائیک با تغییر تعداد چرخه­ های پوشش­ دهی (n) مورد بررسی قرار گرفت.. نتایج تجربی نشان داد که لایه مسدود کننده ZnS عملکرد فتوولتائیکی QDSSC­ های PbS را با جلوگیری از فرایند بازترکیب بار بهبود می­بخشد. سلول خورشیدی حاوی ZnS با 6n= لایه برای پارامترهای چگالی جریان اتصال کوتاه (Jsc)، فاکتور پرشدگی (FF) وPCE ، به تریب مقادیر بیشینه 2mA.cm-11/11، 60/37٪ و 93/3٪ را نشان داد. ما دلایل این بهبود را کشف کرده و نشان دادیم که این امر بخاطر کاهش بازترکیب الکترون‌های تزریق شده نوری با حفره ­های HTM میسر شده است. اثر چرخه ­های پوشش ­دهی توسط طیف UV-Vis و تحلیل چگالی جریان- ولتاژ مورد بررسی قرار گرفت

 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Restricted charge recombination process in PbS quantum dot sensitized solar cells by different coating cycles of ZnS films

نویسندگان [English]

  • M Mehrabian 1
  • S Beygzadeh 2

چکیده [English]

The relatively low power conversion efficiency (PCE) of quantum dot sensitized solar cells (QDSSCs) is attributed to charge recombination at the interfaces. Charge recombination process could be suppressed by coating the QD layer with a wide band gap semiconductor such as ZnS, which acts as a blocking layer between the QDs and hole transport material (HTM). In present study, to improve PCE of PbS quantum dot sensitized solar cells, ZnS passivation layer has been successfully fabricated on PbS (QDs) by simple successive ion layer adsorption and reaction (SILAR) method at room temperature and ambient pressure. The effect of ZnS layer thickness on the photovoltaic properties was investigated by changing the coating cycles (n). Experimental results showed that ZnS passivation layer improved the photovoltaic performances of PbS QDSSCs by hindering the charge recombination process. The solar cell containing of ZnS layer with n=6 showed higher (short-circuit current density (Jsc), fill factor (FF) and PCE of 11.11mA.cm-2, 60.37% and 3.96%, respectively. By increasing the number of coating cycles to an optimum value of 6, the solar cell efficiency improved. We explored the reasons for this improvement and demonstrated that it is caused by a lower charge recombination of photo-injected electrons with the holes of HTM. The effect of coating cycles has been investigated by UV–Vis spectra and current density–voltage analysis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ZnS passivation layer
  • quantum dots
  • charge recombination
  • photovoltaic performance

1. S Zhang, P Cyr, S Mcdonald, G Konstantatos, and E Sargent, Appl. Phys. Lett. 87 (1-3) (2005) 233101. 2. S G Fritz , H Neugebauer, N Sariciftci, S Kumar, and G Scholes, Solar Energy Mater. Solar Cells 91, 1 (2007) 420. 3. R Schaller, M Sykora, J Pietryga, and V Klimov, Nano Lett. 6, 3 (2006) 424. 4. R Ellingson, M Beard, J Johnson, P Yu, O Micic, and A Nozik, Nano Lett. 5, 5 (2005) 865. 5. A Laref, A Altujar, S Laref, and S J Luo, Solar Energy 142, 15 (2017) 231. 6. A Safdar, M Islam, I Ahmad, A Akram, M Mujahid, Y Khalid, and Y Zhu, Materials Science in Semiconductor Processing 41, 2 (2016) 420. 7. W Lee, J Lee, S Lee, W Yi, S H Han, and B W Cho, Appl. Phys. Lett. 92, 15 (2008) 153510. 8. T T Ha, Q V Lam, and T D Huynh, International Journal of Latest Research in Science and Technology 3, 3 (2014) 127. 9. C J Raj, K Prabakar, S N Karthick, K V Hemalatha, M Son, and H J Kim, J. Phys. Chem. C 117, 6 (2013) 2600. 10. M Mehrabian and S Aslyousefzadeh, Journal of Renewable Energy and Environment 2, 2 (2015) 29. 11. M Mehrabian and R Jahandizi, Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics 10, 1 (2015) 633.

تحت نظارت وف بومی