Влияние поляризации короны на свойства ZnO как n

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 21489 (2022) Цитировать эту статью

965 Доступов

2 цитаты

Подробности о метриках

Исследовано влияние поляризации короны на оптические и структурные характеристики тонких пленок оксида цинка (ZnO), полученных методом золь-гель центрифугирования. Исследование атомно-силовой микроскопии показало образование пирамидальной структуры зерен на поверхности, обработанной Короной. Обнаружено уменьшение зелено-желтого пика фотолюминесценции с центром при 2,36 эВ, коррелирующего с антисайтовым кислородным дефектом OZn. Рентгенограммы показали, что обработка коронным разрядом улучшила поликристаллическую природу и увеличила размер зерен тонких пленок ZnO, что также было полезно для электронного транспорта. Роль шероховатости поверхности тонкой пленки ZnO как слоя переноса электронов в определении фотоэлектрического эффекта инвертированных солнечных элементов (ИСЭ) была исследована путем изготовления ИСЭ на основе P3HT/PC61BM. Эффективность преобразования мощности (PCE), полученная от этих изготовленных ISC, увеличилась с 3,05 до 3,34%.

Органические солнечные элементы (OSC) привлекли большой интерес в течение последних трех десятилетий из-за их потенциальных преимуществ в недорогом сборе солнечной энергии1,2,3. Наиболее распространенный тип OSC построен на основе структуры объемного гетероперехода (BHJ), в которой фотоактивный слой состоит из смеси донора (D)/акцептора, зажатой между поли(3,4-этилендиокситиофеном):поли(стиролсульфонатом). ) (PEDOT:PSS)/индий-оксид оксида олова (ITO) и металлический верхний катод с низкой работой выхода4,5. Однако достижение высокой эффективности при сохранении долгосрочной стабильности окружающего воздуха остается критической проблемой для BHJ-OSC. Инвертированные солнечные элементы (ISC) являются одним из успешных подходов к улучшению стабильности и производительности BHJ-OSC6,7. Развитие ИСЭ полностью зависит от электрических и поверхностных характеристик катодных интерфейсных слоев. В результате поиски слоя переноса электронов (ETL) приводят к использованию большого количества оксидов металлов, таких как оксид титана (TiOx)8,9, карбонат цезия (CsCO3)10,11 и оксид цинка (ZnO). )12. Среди всех этих ЭТЛ-материалов чаще используется ZnO из-за его низкой работы выхода, что позволяет формировать омический контакт с фотоактивным слоем13. Кроме того, ZnO обладает такими специфическими характеристиками, как низкая стоимость, хорошая устойчивость на воздухе, нетоксичность и высокая прозрачность в видимом/ближнем инфракрасном диапазоне спектра14. Существует несколько методов осаждения, используемых для приготовления тонких пленок ZnO, таких как атомно-слоевое осаждение (ALD)15, химическое осаждение из паровой фазы (CVD)16, радиочастотное магнетронное распыление17, распылительный пиролиз18, импульсное лазерное осаждение19, электрохимическое осаждение20 и золь-гель спиновое осаждение. техника нанесения покрытия21,22,23. Золь-гель метод дает возможность получать наноразмерные частицы на тонкой пленке24, превосходный контроль стехиометрии и легкую модификацию состава пленки25.

В настоящем исследовании влияние обработки коронным разрядом на полученную тонкую пленку ZnO золь-гель-методом исследовалось с использованием атомно-силового микроскопа (АСМ), поглощения в УФ-видимом диапазоне, фотолюминесцентной (ФЛ) спектроскопии и дифракции рентгеновских лучей ( Рентгенографический анализ). Кроме того, были представлены фотоэлектрические характеристики изготовленных ISC с использованием архитектуры ITO/ZnO/P3HT:PC61BM/MoO3/Ag. Кроме того, были изучены сравнительные характеристики этих устройств с и без коронирования тонких пленок ZnO коронным разрядом.

Дигидрат ацетата цинка «Zn(CH3COO)2·2H2O» (чистота 99,9%), 2-метоксиэтанол (чистота 99,8%), этаноламин (чистота 99,5%) и 1,2-Дихлорбензол (безводный, 99%) (ДХБ) были куплен у Сигма-Олдрич. Поли(3-гексилтиофен) (P3HT) с региорегулярностью 91–94% и метиловый эфир [6,6]-фенил-C61-масляной кислоты (PC61BM) были приобретены у Ossila. Стеклянные подложки с покрытием из оксида индия-олова (ITO) с сопротивлением листа (15–20) Ом/кв. были получены от Lumtec, Тайвань. Все материалы использовали «как есть», без дополнительной очистки.