Zn2SnO4-Mn: Sb2S3, Zn2SnO4-Ni: Sb2S3, Zn2SnO4-Fe: Sb2S3, Zn2SnO4-Co: Sb2S3 Yarı İletken Nanokristallerinin Fotovoltaik, Yapısal, Biçimsel ve Optiksel Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Duyarlaştırıcılar olarak, dar yasak enerji aralığına sahip yarıiletken nanokristalleri kullanan yarıiletkene duyarlı güneş pilleri, (SSSCs) düşük maliyet, yüksek soğurum katsayısı, iyi kararlılık ve basit hazırlama gibi belirli avantajları göstermektedir. Bunlardan, 1.5 ila 1.7 elektron volt (eV) arasında direk yasak enerji aralığına sahip antimon tri-sülfid (Sb2S3) malzemeler, cazip opto-elektronik özelliklerine sahip yarıiletkenlerdir. Fotovoltaik özellikler, yüksek termo-elektrik gücü, uygun valans bandı konumu ve geniş spektrumlu tepki gibi özellikler bu bileşiğin farklı karakteristikleridir . Son zamanlarda SSSCs?ler üzerine yapılan deneysel çalışmalarda, flor katkılı kalay oksit iletken camlara kaplanmış TiO2 üzerine iyonik tabaka adsorpsiyon ve reaksiyon (SILAR) veya kimyasal banyo biriktirme (CBD) yöntemi ile büyütülmüş Sb2S3 yarıiletken nanokristallerin yüksek verim veren duyarlaştırıcılar olduğu gözlemlenmiştir [3-4]. TiO2-Sb2S3 SSSC?lerle ilgili farklı araştırmacılar tarafından incelemeler yapılmasına rağmen, SSSC?leri uygulamalarında, flor katkılı kalay oksit iletken camlara kaplanmış çinko kalay oksit (Zn2SnO4) alttaşlar üzerine CBD yöntemi ile büyütülmüş farklı konsantrasyonlarda mangan (Mn), nikel (Ni), demir (Fe) ve kobalt (Co) katkılı Sb2S3 yarıiletken nano kristaller ile ilgili herhangi bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bu çalışmada, ilk defa, CBD yöntemi ile Zn2SnO4-Mn: Sb2S3, Zn2SnO4-Ni: Sb2S3, Zn2SnO4-Fe: Sb2S3, Zn2SnO4-Co: Sb2S3 yarıiletken nanokristaller büyütülecektir. Akım yoğunluğu (J)-voltaj (V) ve fotonun akıma dönüşme verimliliği (IPCE) gibi ölçümler yapılarak bu sentezlenecek her bir katkılı yarıiletken nanokristallerin güneş pil performansları sayısal olarak hesaplanmıştır. Böylece, her bir katkılı Sb2S3 için en iyi verimi veren optimum konsantrasyon değeri belirlenecektir. Ayrıca, büyütülecek olan Zn2SnO4-Mn: Sb2S3, Zn2SnO4-Ni: Sb2S3, Zn2SnO4-Fe: Sb2S3, Zn2SnO4-Co: Sb2S3 yarıiletken nanokristallerin yapısal, biçimsel ve optiksel özellikleri ilk kez bu çalışmada sırasıyla x-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve ultraviyole Görünür bölge (UV-Vis) spektroskopisi kullanılarak deneysel olarak incelenmiştir