Влияние наночастиц дисульфида молибдена на свойства электронно-транспортного слоя оксида цинка органического солнечного элемента

Влияние наночастиц дисульфида молибдена на свойства электронно-транспортного слоя оксида цинка органического солнечного элемента

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.31489/2023No1/20-26

Ключевые слова:

оксид цинка, дисульфид молибдена, композитная пленка, морфология поверхности, оптическая и импедансная спектроскопия

Аннотация

В работе представлены результаты исследования влияние наночастиц дисульфид молибдена на электронный транспорт электронный транспортного слоя  оксида цинка полимерного солнечного элемента. Наночастицы дисульфид молибдена были получены методом лазерной абляции мишени из дисульфид молибдена в изопропиловом спирте. Для получения композитных пленок наночастицы добавляли  в золь–гель раствор предшественника оксида цинка при разных концентрациях. По данным ссканирующий атомно-силовой микроскоп было показано, что по мере увеличения концентрации наночастиц в пленке меняется толщина  слоя дисульфид молибдена на поверхности оксида цинка. Наночастицы дисульфид молибдена в структуре пленки таким образом постепенно заполняют  объемные и поверхностные пустоты в оксиде цинка. Однако при превышении концентрации свыше 1% в пленке образуются дырки и пустоты. По измерениям спектров поглощения композитных пленок было показано, что по мере возрастания концентрации наночастиц в пленке возрастает поглощение связаное с изменением общей толщины. При этом значения ширины оптической запрещенной зоны не меняется, что означает, что наночастицы дисульфид молибдена не влияет на электронную структуру оксида цинка. Было показано, что наблюдаемые изменения вольт-амперные характеристики полимерного солнечного элемента на основе электронный транспортный слой композитной пленки связано с влиянием наночастиц дисульфид молибдена на электронный транспорт в органических солнечных ячейках. По данным измерения спектров импеданса органической солнечной ячейки было установлено, что наночастицы дисульфид молибдена при критической концентрации в оксиде цинка способствуют увеличению времени жизни носителей заряда и коэффициента диффузии в композитной пленке.

Библиографические ссылки

Huang Yi-J., Chen H.-Ch., Lin H.-K. Doping ZnO Electron Transport Layers with MoS2 Nanosheets Enhances the Efficiency of Polymer Solar Cells. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018, pp. 1- 31. doi:10.1021/acsami.8b06413

Nian L., Zhang W., Zhu N. Photoconductive Cathode Interlayer for Highly Efficient Inverted Polymer Solar Cells. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137 (22), pp. 6995 – 6998. doi:10.1021/jacs.5b02168

Nian L., Gao K., Liu F. 11% Efficient Ternary Organic Solar Cells with High Composition Tolerance via Integrated Near-IR Sensitization and Interface Engineering. Adv. Mater. 2016, pp. 8184 – 8190. doi:10.1002/adma.201602834

Nian L., Chen Z., Herbst S. Aqueous Solution Processed Photoconductive Cathode Interlayer for High Performance Polymer Solar Cells with Thick Interlayer and Thick Active Layer. Adv. Mater. 2016, pp.7521–7526. doi: 10.1002/adma.201601615

Liu X., Li X., Li Y. High-Performance Polymer Solar Cells with PCE of 10.42% via Al-Doped ZnO Cathode Interlayer. Adv. Mater. 2016, pp.7405–7412. doi:10.1002/adma.201601814

Yang Z., Zhang T., Li J. Multiple Electron Transporting Layers and Their Excellent Properties Based on Organic Solar Cell. Sci. Rep. 2017, 7 (1), 9571. doi:10.1038/s41598-017-08613-7

Lin Z., Chang J., Zhang C. Enhanced Performance and Stability Page 20 of 31 ACS Paragon Plus Environment ACS Applied Materials & Interfaces of Polymer Solar Cells by In Situ Formed AlOX Passivation and Doping. J. Phys. Chem. 2017, 121 (19), pp.10275–10281. doi:10.1021/acsami.0c09046

Liao S.H., Jhuo H.J. Cheng Y.S. Fullerene Derivative-Doped Zinc Oxide Nanofilm as the Cathode of Inverted Polymer Solar Cells with Low-Bandgap Polymer (PTB7-Th) for High Performance. Adv. Mater. 2013, 25 (34), pp.4766–4771. doi:10.1002/adma.201301476

Liao S.-H., Jhuo H.-J, Yeh P.-N. Single Junction Inverted Polymer Solar Cell Reaching Power Conversion Efficiency 10.31% by Employing Dual-Doped Zinc Oxide Nano-Film as Cathode Interlayer. Sci. Rep. 2015, 4 (1), 6813. doi:10.1038/srep06813

Wei J., Yin Z., Chen S. C., Low-Temperature Solution-Processed Zinc Tin Oxide Film as a Cathode Interlayer for Organic Solar Cells. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9 (7), pp.6186–6193. doi:10.1021/acsami.6b13724

Yun J.M., Noh Y.J., Yeo JS. Efficient work-function engineering of solution processed MoS2 thin-films for novel hole and electron transport layers leading to high-performance polymer solar cells, J. Mater. Chem. 2013, pp.3777 – 3783. doi:10.1039/C3TC30504J

Ilyassov B., Ibrayev N., Hierarchically assembled nanostructures and their photovoltaic properties. J. Mater. Sci. Semicond. Process. 2015, 40, pp.885–889. doi:10.1016/j.mssp.2015.07.087

Aimukhanov A.K., Seisembekova T.E., Zeinidenov A.K., The impact of SnO2 photoelectrode’s thickness on photovoltaic properties of the solar cell FTO:SnO2:PTB7-TH:ITIC/Mo/Ag. Bulletin of the Karaganda University, series Physics. 2022, №2(106), pp.86-91. doi:10.31489/2022PH2/86-91

Zeinidenov A.K., Аimukhanov A.K., Ilyassov B.R. Impact of the annealing temperature of In2O3 films on the photovoltaic characteristics of a polymer solar cells. Eurasian Physical Technical Journal. 2022, Vol.19, №1(39). pp. 34–39. doi:10.31489/2022No1/34-39.

Gao M., Zhang M., Niu W. Tuning the transport behavior of centimeter-scale WTe2 ultrathin films fabricated by pulsed laser deposition. Appl. Phys. Lett. 2017, 111(3), 031906. doi:10.1063/1.4995227

Загрузки

Опубликована онлайн

2023-04-09

Как цитировать

Аймуханов A., Сейсембекова T., Зейниденов A., Ильясов B., Алексеев, А., & Жаханова A. (2023). Влияние наночастиц дисульфида молибдена на свойства электронно-транспортного слоя оксида цинка органического солнечного элемента. Eurasian Physical Technical Journal, 20(1(43), 20–26. https://doi.org/10.31489/2023No1/20-26

Выпуск

Раздел

Материаловедение

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Loading...