الباحثون المشاركون

التخصص: الفيزياء

التخصص الدقيق: الخلايا الشمسية العضوية

المستخلص: نظرًا لمعامل الامتصاص العالي والتحكم في التشكل وحركة الناقل عالية الشحن ، فإن poly (3-hexylthiophene) (P3HT) هو مادة مانحة معروفة للخلايا الشمسية العضوية ، لكن كفاءة الجهاز لا تزال متوسطة مقارنة بالبوليمرات الأخرى المترافقة مثل PDCBT ، PB3T، P12 إلخ. يهدف البحث الحالي إلى تعزيز الخصائص الكهروضوئية للأغشية الرقيقة P3HT من خلال دمج PbI2 في P3HT. هنا ، تم تصنيع الأغشية الرقيقة الهجينة الجديدة P3HT / PbI2 وتم توضيح تأثير مستويات المنشطات المختلفة لـ PbI2 على الخصائص الهيكلية والطيفية والكهربائية لـ P3HT. تم تأكيد دمج PbI2 في مصفوفة P3HT من خلال ملاحظة القمم المميزة لـ PbI2 في أطياف XRD ورامان في P3HT. تم فحص التشكل السطحي للأغشية الملفقة بواسطة SEM وكشف أن مورفولوجيا الفيلم الهجين قد تغيرت بالكامل لتركيز أعلى من PbI2. تم بعد ذلك توصيف الأغشية المصنعة من خلال عدد من تقنيات التحليل الطيفي منها: الأشعة فوق البنفسجية - الامتصاص المرئي ، مطيافية الفلورسينت و مقياس القطع الطيفي. تم استخلاص المعلمات الضوئية: ثابت العزل الكهربائي (εr) ، الفقد العازل (i) ، معامل الانقراض (k) ومعامل الانكسار (n) من تركيب بيانات مقياس Ellipsometer باستخدام النماذج الرياضية. وجد أن دمج PbI2 في P3HT يؤدي إلى تقليل فجوة النطاق البصري من 1.94 فولت إلى 1.79 فولت وزيادة انكسار الأغشية الرقيقة P3HT. تم العثور على أن العمر الفعلي لحامل الشحن ينخفض ​​من 106 ps لـ P3HT الأصلي إلى 15.6 ps لـ P3HT / PbI2. يُظهر قياس تأثير القاعة تحسينًا في تركيزات الحامل من 7.62 × 1014 سم − 3 (P3HT الأصلي) إلى 4.51 × 1018 سم − 3 (P3HT / PbI2) ، وانخفاض المقاومة الكهربائية من 3.68 × 104 سم (P3HT الأصلي) إلى 1.00 × 104 Ω سم (P3HT / PbI2) وانخفاض في تنقل الناقل من 2.23 × 10−1 (P3HT الأصلي) إلى 1.38 × 10−3 سم 2 / Vs (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: Materials Science in Semiconductor Processing

دار النشر: ELSEVIER SCI LTD, THE BOULEVARD, LANGFORD LANE, KIDLINGTON, OXFORD, ENGLAND, OXON, OX5 1GB

سنة النشر: 2020