ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНОЙ ОСОБЕННОСТИ ПЛЕНОК ZNO НА ОПТИЧЕСКИЕ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНВЕРТИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
DOI:
https://doi.org/10.31489/2021No2/40-46Ключевые слова:
оксид цинка, тонкие пленки, отжиг, морфология поверхности, спектры поглощения, инвертированные полимерные солнечные элементы.Аннотация
В данной работе исследовалось влияние предварительного отжига пленок раствора ацетат цинка на морфологию, структуру, оптические свойства формируемых пленок ZnO и также на фотовольтаические свойства полимерных солнечных ячеек на основе полученных пленок ZnO. Установлена, что температура предварительного отжига значительно влияет на морфологию и структуру полученных пленок ZnO. При температурах предотжига ниже 200 oC пленки имеют сильно рельефную морфологию (морщинистую морфологию), тогда как при температурах предотжига выше 200 oC, морфология поверхности пленок получается гладкой. Рельефность пленок ZnO влияет на плотность фототока солнечных ячеек, ячейки на основе пленок ZnO с морщинистой морфологией показали большее значение фототока по сравнению с гладкой морфологией, что обусловлена сильным рассеянием света и за счет этого увеличивается оптически путь света в фотоактивном слое за счет многократного отражения света в морщинистой структуре ZnO. Кроме того, с увеличением температуры предотжига пленок увеличивается фотонапряжения солнечных ячеек, увеличивается скорость рекомбинации носителей заряда и уменьшается коэффициент диффузии носителей заряда, что указывает об увеличении плотности дефектов кристаллической решетки ZnO. Таким образом, показано, что из раствора ацетата цинка можно получать гладкие или сильно рельефные тонкие пленки ZnO c контролируемыми свойствами.
Библиографические ссылки
"1 Lin Y., Adilbekova B., Firdaus Y., et al. 17% Efficient Organic Solar Cells Based on Liquid Exfoliated WS2 as a Replacement for PEDOT:PSS. Adv. Mater. 2019, Vol.31, No. 46, pp. 1902965 - 1902965
Liu Q., Jiang Y., Jin K., Qin J., Xu J., Li W., Xiong J., Liu J., Xiao Z., Sun K., Yang S., Zhang X., and Ding L. 18% Efficiency organic solar cells. Sci. Bull. 2020, Vol.65, No 4, pp.272 -275.
Sun Y., Seo J. H., Takacs C. J., Seifter J., et al. Inverted Polymer Solar Cells Integrated with a Low-Tempera-ture-Annealed Sol-Gel Derived ZnO Film as an Electron Transport Layer. Adv. Mater. 2011, Vol.23, pp.1679–1683.
Sekine N., Chou C.-H., Kwan W.L., Yang Y. ZnO Nano-Ridge Structure and Its Application in Inverted Polymer Solar Cell. Org. Electron. 2009, Vol.10, pp. 1473 – 1477.
Srinivasan G., Gopalakrishnan N., Yu Y. S., Kesavamoorthy R. and Kumar J. Influence of post-deposition annealing on the structural and optical properties of ZnO thin films prepared by sol-gel and spin-coating method. Superlattices and Microstructures. 2008, Vol.43, No. 2, pp. 112–119.
Aimukhanov A.K., Zeinidenov A.K., Zavgorodniy A.V., Ilyassov B.R., Pazyl B.M. The research of photo-electrophysical properties of cobalt phthalocyanine film. Eurasian phys. tech. j. 2019, Vol. 16, pp. 16 – 20.
Yang T.B., Cai W.Z., Qin D.H., et al. Y. Solution-processed zinc oxide thin film as a buffer layer for polymer solar cells with an inverted device structure. Journal of Physical Chemistry C. 2010, Vol.114, pp. 6849-6853.
Richardson B. J., Wang X., Almutairi A., et al. High Efficiency PTB7-Based Inverted Organic Photovoltaics on Nano-Ridged and Planar Zinc Oxide Electron Transport Layers. J. Mater. Chem. A. 2015, Vol.3, pp. 5563–5571.
Lim D. C., et al. Spontaneous Formation of Nanoripples on the Surface of ZnO Thin Films as Hole-Blocking Layer of Inverted Organic Solar Cells. Sol. Energy Mater. Sol. Cell. 2011, Vol.95, pp. 3036–30409.
Kim M.S., Yim K.G., Lee D., et al. Effect of cooling rate and post heat treatment on properties of ZnO thin films deposited by sol–gel method. Appl. Surf. Sci. 2011, Vol.257, pp 9019–9023.
Ilyassov B. R., Ibraev N. Kh., Abzhanova D. B. Effect of morphology of ZnO nanowire arrays on photovoltaic and electron transport properties of DSSC. Proceeding of the IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2015, Vol. 81, pp. 012046 – 012046.
Khanam Jobeda J., Foo Simon Y. Modeling of High-Efficiency Multi-Junction Polymer and Hybrid Solar Cells to Absorb Infrared Light. Polymers. 2019, Vol.11, No. 2, pp. 2323-2325.
Bisquert J., Mora-Sero I., Fabregat-Santiago F. Diffusion–Recombination Impedance Model for Solar Cells with Disorder and Nonlinear Recombination. ChemElectroChem. 2014, Vol.1, No. 1, pp. 289-296."
