Аналіз відгуку змінного струму і механізмів переносу заряду в двошарових і тришарових архітектурах сонячних елементів
Анотація
У цій роботі досліджується вплив шару рутенієвого барвника (Ru-барвник) на електричні властивості сонячних елементів на основі напівпровідникового полімерного гетеропереходу nc-TiO2. У TLSC (сонячні елементи P3HT/Ru-барвник/nc-TiO2) при зменшенні частоти вимірювань з 10 Гц до 0,1 Гц спостерігається збільшення ємності на три порядки. Це пояснюється домінуванням дифузійної ємності у вимірюваннях, що вказує на покращену динаміку носіїв заряду та сприяє кращій продуктивності та підвищенню ефективності. На противагу цьому, в тому ж діапазоні частот, DLSC (сонячні елементи P3HT/nc-TiO2) демонструють збільшення ємності на один порядок, що пояснюється домінуванням виснажливої ємності. Таким чином, DLSC, ймовірно, страждають від низької інжекції носіїв заряду, високих втрат на рекомбінацію та, зрештою, нижчої ефективності. Криві Коула-Коула побудовані для прикладених напруг в діапазоні від 0 до 1,5 В та частот від 20 Гц до 1 МГц. При нульовому зміщенні, хоча є ознаки процесу релаксації в TLSC, це не так очевидно для DLSC. Це пов'язано з ефектом Ru-барвника, вставленого між шарами P3HT та nc-TiO₂ (TLSC), що сприяє кращому генеруванню та транспорту носіїв заряду.
Завантаження
Посилання
L. Bhattacharya, and M. Caspary, “Factors influencing charge transport at perovskite–charge transport layer interfaces: current strategies, challenges, and perspectives based on first-principles studies,” J. Phys. D: Appl. Phys; 57, 412001 (2024). https://doi.org/10.1088/1361-6463/ad4dae
H. Al-Dmour, and D.M Taylor, “Effect of properties of NC-TiO2 grains on the performance of organic/inorganic solar cells,” JOR, 19, 587-596 (2023). https://doi.org/10.15251/JOR.2023.195.587
N. Dey, M. Reza, A. Ghosh, H, Al-Dmour, et al., “Optimization of Sr3NCl3-based perovskite solar cell performance through the comparison of different electron and hole transport layers,” J. Phys. Chem. Solids, 196, 112386 (2025) https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2024.112386
N. Juneja, et al., “Sb2S3 solar cells with a cost-effective and dopant-free fluorene-based enamine as a hole transport material,” Sustain Energ Fuels, 6, 3220 (2022). https://doi.org/10.1039/d2se00356b
H. Al Dmour, and D. Taylor, “Small-signal response of nanocrystalline-titanium dioxide/poly(3-hexylthiophene) heterojunction solar cells,” Thin solid Film, 519(22), 8135-8138 (2011). https://doi.org/10.1016/j.tsf2011.06.009
Z. Wang, C. Gong, C. Zhang, C. Zhao, T.-S. Su, H. Li, and H. Zhang, “Recent Advances in Interfacial Engineering for High-Efficiency Perovskite Photovoltaics,” DeCarbon, 1-47 (2025) https://doi.org/10.1016/j.decarb.2025.100107
N. Saleh, S. Al-Trawneh, H. Al-Dmour, et al., “Effect of Molecular-Level Insulation on the Performance of a Dye-Sensitized Solar Cell: Fluorescence Studies in Solid State,” J. Fluoresc. 25, 59–68 (2015). https://doi.org/10.1007/s10895-014-1479-8
S.M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd edition, (Wiley-Interscience, 1981).
E.H. Nicollian, and J.R. Brews, MOS (Metal Oxide Semiconductor) Physics and Technology, (Wiley Interscience, Wiley Classics Library edition, 1981)
M. Madanat, A. Al-Tabbakh, M. Alsa'eed, H. Al-Dmour, and M. Mousa, “Application of Murphy – Good Plot Parameters Extraction Method on Electron Emission from Carbon Fibers,” Ultramicroscopy, 234, 113479 (2022). https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2022.113479
H. Zhou, M. Aftabuzzaman, M. Masud, S. Kang, and H.K. Key, “Materials and Fabrication Strategies for High-Performance Dye-Sensitized Solar Cells: Comprehensive Comparison and Perspective,” ACS Energy Letters, 10(2), 881-895 (2025). http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.4c03579
N. Lal Dey, M. Reza, Av. Ghosh, H. Al-Dmour, et al., “Optimization of Sr3NCl3-based perovskite solar cell performance through the comparison of different electron and hole transport layers,” J, Fluoresc, 25, 59–68 (2015). https://doi.org/10.1007/s10895-014-1479-8
N.L. Dey, Md.S. Reza, A. Ghosh, H. Al-Dmour, M. Moumita, Md.S. Reza, S. Sultana, et al., “Optimization of Sr3NCl3-based perovskite solar cell performance through the comparison of different electron and hole transport layers,” J. Phys. Chem. Solids, 96, 112386 (2025). https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2024.112386
H. Al Dmour, “Capacitance response of solar cells based on amorphous Titanium dioxide (A-TiO2) semiconducting heterojunctions,”AIMS Mater. Sci, 8(2), 261-270 (2021). https://doi.org/0.3934/matersci.2021017
Авторське право (c) 2025 Хмуд Аль Дмур
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
