الباحثون المشاركون

التخصص: الفيزياء

التخصص الدقيق: Material Science

المستخلص: نظرًا لمعامل الامتصاص العالي والتحكم في التشكل والحركية العالية للشحنات ، فإن بولي (3-هيكسيل ثيوفين poly (3- hexylthiophene) (P3HT) واختصارا P3HT ;هو مادةً مانحة معروفة للخلايا الشمسية العضوية ، ولكن كفاءة الجهاز لا تزال متوسطة مقارنة بالبوليمرات الموصلة الأخرى مثل PDCBT ، PB3T، P12 إلخ. يهدف البحث الحالي إلى تعزيز الخصائص الكهروضوئية للأغشية الرقيقة المصنوعة من P3HT من خلال دمج (إشابة) يوديد الرصاص الثنائي (PbI2) مع .P3HT في هذا البحث، تم تصنيع الأغشية الرقيقة الهجينة الجديدة P3HT / PbI2 وتم توضيح تأثير مستويات الإشابة المختلفة للمشيب PbI2) ) على الخصائص الهيكلية والطيفية والكهربائية لـ .P3HT تم تأكيد دمج PbI2 في مصفوفة P3HT من خلال ملاحظة القمم المميزة لـ PbI2 في أطياف تشتت الأشعة السينية (XRD) وفي تحليل رامان الطيفي لـ .P3HT تم فحص التشكل السطحي للأغشية المُشكلة بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وكشف أن تشكل الأغشية الرقيقة الهجينة قد تغيرت بالكامل لتركيز أعلى من المشيب. تم بعد ذلك تحديد خصائص الأغشية الرقيقة الهجينة من خلال عدد من تقنيات التحليل الطيفي منها: الأشعة فوق البنفسجية - الامتصاص المرئي ، مطياف الفلوريّة ومقياس القطع الطيفي. تم استخلاص المعاملات الضوئية ( ثابت العزل الكهربائي (εr) ، الفقد العازل (i) ، معامل الانكسار التخيلي (k) ومعامل الانكسار( (n) من خلال ملاءمة بيانات مقياس القطع الطيفي باستخدام النماذج الرياضية. لقد وجد أن تشويب PbI2 في P3HT يؤدي إلى تقليل فجوة النطاق البصري من 1.94 eV إلى 1.79 eV وزيادة معامل انكسار الأغشية الرقيقة المكونة من .P3HT تم العثور على أن العمر الفعلي لحامل الشحنة ينخفض من 106 ps لـ P3HT ا إلى 15.6 ps لـ P3HT / .PbI2 يُظهر قياس تأثير هول تحسينًا في تركيزات حامل الشحنة من 7.62 × 1014 سم^-3 في اغشية P3HT إلى 4.51×1018 سم^-3 في الاغشية الهجينة P3HT / PbI2 ، وانخفاض المقاومة الكهربائية من 3.68 × 104 أوم*سم في أغشية P3HT إلى 1.00 × 104 أوم*سم في الاغشية الهجينة (P3HT / PbI2) وانخفاض في حركية النواقل من 2.23 × 10-1 في أغشية P3HT إلى. 1.38 × 10-3سم^2 لكل فولت في الثانية في الاغشية الهجينة .(P3HT / PbI2)

Abstract: Owing to high absorption coefficient, controlled morphology and high charge carrier mobility, poly (3-hexylthiophene) (P3HT) is a well-known donor material for organic solar cells, but device efficiency is still average compared to other conjugated polymers such as PDCBT, PB3T, P12 etc. The present research aims to enhance the optoelectrical properties of P3HT thin films through the incorporation of PbI2 in P3HT. Herein, novel P3HT/PbI2 hybrid thin films fabricated and the effect of different PbI2 doping levels on structural, spectroscopic and electrical properties of P3HT was elucidated. Incorporation of PbI2 in P3HT matrix was confirmed through the observation of characteristic peaks of PbI2 in XRD and Raman spectra of P3HT. Surface morphology of fabricated films were investigated by SEM and reveals that the morphology of hybrid film entirely changed for higher PbI2 concentration. Fabricated films were then characterized through a number of spectroscopic techniques including: UV–Visible absorption, fluorescence and ellipsometer spectroscopy. The optical parameters: dielectric constant (εr), dielectric loss (εi), extinction coefficient (k) and refractive index (n) were extracted from the fitting of Ellipsometer data by using mathematical models. It was found that the incorporation of PbI2 in P3HT leads to decrease of the optical band gap from 1.94 eV to 1.79 eV and increases of the refractive of P3HT thin films. The effective life time of charge carrier was found to be decreases from 106 ps for pristine P3HT to 15.6 ps for P3HT/ PbI2. Hall Effect measurement shows enhancement in carrier concentrations from 7.62 � 1014 cm¡3 (pristine P3HT) to 4.51 � 1018 cm¡3 (P3HT/PbI2), decrease of electrical resistivity from 3.68 � 104 Ω cm (pristine P3HT) to 1.00 � 104 Ω cm (P3HT/PbI2) and decrease in carrier mobility from 2.23 � 10􀀀 1 (pristine P3HT) to 1.38 � 10􀀀 3 cm2/Vs (P3HT/PbI2).

الحالة: محكم ومنشور

جهة التحكيم: Elsevier

دار النشر: NA

سنة النشر: 2020