مروری بر تاثیر نانومیله های اکسید روی به عنوان لایه ی انتقال دهنده ی الکترون بر عملکرد سلولهای خورشیدی پلیمری

نوع مقاله: علمی-ترویجی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دپارتمان شیمی

چکیده

در سال های اخیر، سلول های خورشیدی پلیمری به علت هزینه ی پایین تولید، ساخت آسان، وزن کم و انعطاف پذیری مناسب مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته اند. یکی از معایب این دستگاه ها راندمان پایین تبدیل انرژی در آنهاست (در حدود 10%) که بایستی قبل از تجاری شدن بهبود یابد. راندمان این دستگاه ها با افزایش جمع آوری حاملان بار توسط الکترودها قابل افزایش می باشد. اکسیدهای رسانای شفاف به عنوان لایه ی انتقال دهنده ی الکترون گزینه ی بسیار مناسبی برای جلوگیری از بازترکیب الکترون ها و حفره ها در سلول های خورشیدی پلیمری به منظور افزایش راندمان آنها هستند. از میان اکسیدهای رسانای شفاف ، اکسید روی به علت تحرک الکترونی بالا، قیمت کم، روش های سنتز آسان، عبور بالا در ناحیه مرئی نور خورشید و رسانایی الکتریکی بالا گزینه مناسبی برای استفاده در سلول های خورشیدی پلیمری به شمار می رود. از میان ریخت شناسی های متنوع، نانومیله های اکسید روی به علت ایجاد مسیرهای مستقیم برای عبور الکترون ها اثرات بهتری بر روی عملکرد و راندمان سلول های خورشیدی پلیمری دارند. در این مقاله ی مروری به بررسی تاثیرات نانومیله های اکسید روی به عنوان لایه ی انتقال دهنده ی الکترون بر پارامترهای فتوولتایی سلول های خورشیدی پلیمری پرداخته شده و در پایان به برخی از مهمترین روش های تهیه ی این ترکیب اشاره شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-مراجع

 

           [1]   G. Hass, M. Francombe, and R. Hoffman, In Physics of Thin Films, Ch: JL Vossen, ed: Academic Press, New York, 1997.                                                          

          [2]    D. Jayathilake and T. Nirmal Peiris, Overview on Transparent Conducting Oxides and State of the Art of Low-cost Doped ZnO Systems, SF J Material Chem Eng1 (1), vol. 1004, 2018.

          [3]  D. Mattox and V. Mattox, Review of transparent conductive oxides  (TCO), in Society of Vacuum Coaters, 2007.

          [4]    L. He and S. C. Tjong, Nanostructured transparent conductive films: Fabrication, characterization and applications, Materials Science and Engineering: R: Reports, vol. 109,   pp. 1-101, 2016.

           [5]  R. Dilimulati, Physical modeling of organic solar cells: a Monte Carlo approach, 2013.

           [6]    M. S. White, D. Olson, S. Shaheen, N. Kopidakis, and D. S. Ginley, Inverted bulk-heterojunction organic photovoltaic device using a solution-derived ZnO underlayer, Applied Physics Letters, vol. 89, pp. 143517, 2006.

           [7]  B. Seipel, A. Nadarajah, B. Wutzke, and R. Konenkamp, Electrodeposition of ZnO nanorods in the presence of metal ions, Materials Letters, vol. 63, pp. 736-738, 2009.

           [8]   Z. L. Wang, Zinc oxide nanostructures: growth, properties and applications, Journal of physics: condensed matter, vol. 16,   pp. 829, 2004.

           [9]     T. Yang, W. Cai, D. Qin, E. Wang, L. Lan, X. Gong, J. Peng, and Y. Cao, Solution-processed zinc oxide thin film as a buffer layer for polymer solar cells with an inverted device structure, The Journal of Physical Chemistry C, vol. 114,  pp. 6849-6853, 2010.

          [10]    H. Cheun, C. Fuentes-Hernandez, Y. Zhou, W. J. Potscavage Jr, S. J. Kim, J. Shim, A. Dindar, and B. Kippelen, Electrical and optical properties of ZnO processed by atomic layer deposition in inverted polymer solar cells, The Journal of Physical Chemistry C, vol. 114, pp. 20713-20718, 2010.

          [11]   Y. J. Kang, K. Lim, S. Jung, D. G. Kim, J. K. Kim, C. S. Kim, S. H. Kim, and J. W. Kang, Spray-coated ZnO electron transport layer for air stable inverted organic solar cells, Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 96, pp. 137-140, 2012.

          [12]    S. K. Chang, P. Y. Ho, H. C. Lee, Y. C. Ho, Y. R. Hong, and C. F. Lin, Enhance carrier transport and efficiency by twice-growth ZnO nanorods in inverted polymer solar cells, in Nanotechnology (IEEE-NANO), 2014 IEEE 14th International Conference on,            pp. 558-55, 2014.

          [13]     J. W. Lim, D. K. Hwang, K. Y. Lim, M. Kang, S. C. Shin, H. S. Kim, W. K. Choi, and J. W. Shim, ZnO-morphology-dependent effects on the photovoltaic performance for inverted polymer solar cells, Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 169, pp. 28-32, 2017.

          [14]   V. Gaddam, R. R. Kumar, M. Parmar, M. Nayak, and K. Rajanna, Synthesis of ZnO nanorods on a flexible Phynox alloy substrate: influence of growth temperature on their properties, RSC Advances, vol, pp. 89985-89992, 2015.

          [15]   H. T. Pham, T. D. Nguyen, D. Q. Tran, and M. Akabori, Structural, optical and electrical properties of well-ordered ZnO nanowires grown on (1 1 1) oriented Si, GaAs and InP substrates by electrochemical deposition method, Materials Research Express, vol. 4, pp. 055002, 2017.

          [16]     C. Yilmaz, U. Unal, Effect of Zn(NO3)2 concentration in hydrothermal–electrochemical deposition on morphology and photoelectrochemical properties of ZnO nanorods, Applied Surface Science, vol. 368, pp. 456-463, 2016.

          [17]   K. S. Shankar and A. Raychaudhuri, Fabrication of nanowires of   multicomponent oxides: Review of recent advances, Materials Science and Engineering: C, vol. 25, pp. 738-751, 2005.

          [18]     S. Hejazi, H. M. Hosseini, and M. S. Ghamsari, The role of reactants and droplet interfaces on nucleation and growth of ZnO nanorods synthesized by vapor–liquid–solid (VLS) mechanism, Journal of Alloys and Compounds, vol. 455, pp. 353-357, 2008.