n으로서의 ZnO 특성에 대한 코로나 폴링의 영향

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 21489(2022) 이 기사 인용

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졸-겔 스핀코팅 기법으로 제조된 산화아연(ZnO) 박막의 광학 및 구조적 특성에 대한 코로나 폴링 효과를 조사하였다. 원자력 현미경 연구는 코로나 처리된 표면에 피라미드형 입자 구조가 형성되는 것을 보여주었습니다. 2.36eV를 중심으로 하고 항사이트 산소 OZn 결함과 상관관계가 있는 녹색-노란색 광발광 피크가 감소하는 것으로 나타났습니다. X-선 회절 패턴은 코로나 처리가 다결정 특성을 향상시키고 ZnO 박막의 입자 크기를 증가시켜 전자 전달에도 도움이 된다는 것을 보여주었습니다. 역태양전지(ISC)의 광기전 효과를 결정하는 데 있어서 전자 수송층으로서 ZnO 박막의 표면 거칠기의 역할은 P3HT/PC61BM 기반의 ISC를 제작하여 조사되었습니다. 이렇게 제작된 ISC에서 얻은 전력 변환 효율(PCE)은 3.05%에서 3.34%로 증가했습니다.

유기 태양 전지(OSC)는 저비용 태양 에너지 수확의 잠재적 이점으로 인해 지난 30년 동안 많은 관심을 불러일으켰습니다1,2,3. 가장 일반적인 유형의 OSC는 BHJ(벌크 헤테로접합) 구조를 기반으로 구성되며, 광활성 층은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌 설포네이트 사이에 샌드위치된 공여체(D)/수용체 혼합물로 구성됩니다. ) (PEDOT:PSS)/인듐 주석 산화물(ITO) 양극 및 낮은 일함수 금속 상단 음극4,5. 그러나 장기적인 주변 공기 안정성을 유지하면서 높은 효율을 달성하는 것은 BHJ-OSC의 중요한 문제로 남아 있습니다. 역태양전지(ISC)는 BHJ-OSC6,7의 안정성과 성능을 향상시키기 위한 성공적인 접근 방식 중 하나입니다. ISC의 개발은 전적으로 음극 인터페이스 층의 전기적 및 표면 특성에 달려 있습니다. 결과적으로, 전자 수송층(ETL)에 대한 탐구는 산화티타늄(TiOx)8,9, 탄산세슘(CsCO3)10,11 및 산화아연(ZnO)과 같은 수많은 금속 산화물의 사용으로 이어집니다. )12. 이러한 모든 ETL 재료 중에서 ZnO는 낮은 일함수로 인해 더 자주 사용되며, 이로 인해 광활성층과 오믹 접촉을 형성할 수 있습니다13. 뿐만 아니라 ZnO는 가시/근적외선 스펙트럼 범위에서 저렴한 비용, 우수한 공기 안정성, 무독성 및 높은 투명성과 같은 특정 특성을 보유합니다. 원자층 증착(ALD)15, 화학 기상 증착(CVD)16, RF 마그네트론 스퍼터링17, 스프레이 열분해18, 펄스 레이저 증착19, 전기화학 증착20 및 졸-겔 스핀과 같은 ZnO 박막을 준비하는 데 사용되는 여러 가지 증착 기술이 있습니다. 코팅 기술21,22,23. 졸-겔 방법은 박막이 지지된 나노 크기 입자를 제조할 수 있는 가능성, 화학량론의 탁월한 제어 및 필름 구성의 쉬운 변형을 제공합니다.

본 연구에서는 원자간력현미경(AFM), UV-Vis 흡수, 광발광(PL) 분광학, X선 회절법을 이용하여 졸-겔법으로 제조된 ZnO 박막에 코로나 폴링 처리가 미치는 영향을 조사하였다. XRD). 또한 ITO/ZnO/P3HT:PC61BM/MoO3/Ag 아키텍처를 사용하여 제작된 ISC의 광전지 성능이 제시되었습니다. 또한 ZnO 박막의 코로나 폴링 유무에 관계없이 이러한 장치의 성능을 비교 연구했습니다.

아세트산 아연 이수화물 "Zn(CH3COO)2·2H2O"(99.9% 순도), 2-메톡시에탄올(99.8% 순도), 에탄올아민(99.5% 순도), 1,2-디클로로벤젠(무수, 99%)(DCB) 시그마알드리치에서 구입했습니다. 위치 규칙성이 91-94%인 폴리(3헥실티오펜)(P3HT) 및 [6,6]-페닐 C61-부티르산 메틸 에스테르(PC61BM)는 Ossila에서 구입했습니다. (15-20) Ω/sq의 시트 저항을 갖는 ITO(인듐-주석-산화물) 코팅 유리 기판은 대만 Lumtec에서 구입했습니다. 모든 재료는 추가 정제 없이 그대로 사용되었습니다.