การประดิษฐ์ฟิล์มเพอรอฟสไกต์ CH3NH3Pb1-xGexBr2xI3-2x สำหรับใช้เป็นชั้นดูดกลืนแสง ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์แบบไม่มีชั้นนำส่งโฮล และใช้คาร์บอนเป็นขั้วนำไฟฟ้า
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้ได้ทำการเตรียมฟิล์มเพอรอฟสไกต์ CH3NH3Pb1-xGexBr2xI3-2x ที่อัตราส่วน x = 0 1/128 2/128 และ 3/128 ด้วยกระบวนการหมุนเหวี่ยงด้วยความร้อน (hot-casting) จากนั้นนำฟิล์มที่ได้ไปทดสอบค่าการดูดกลืนแสงด้วยเครื่อง UV-visible spectroscopy พบว่าค่าการดูดกลืนแสงสูงสุดเมื่อเติม GeBr2 ในอัตราส่วน x = 2/138 และมีค่าช่องว่างแถบพลังงานเท่ากับ 1.60 eV ซึ่งลักษณะพื้นผิวของฟิล์มเพอรอฟสไกต์จากการทดสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดพบว่าฟิล์มทุกเงื่อนไขมีความต่อเนื่องและครอบคลุมผิวฟิล์มไททาเนียมไดออกไซด์ เมื่อทำการประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์จากฟิล์ม CH3NH3Pb1-xGexBr2xI3-2x แบบไม่มีชั้นนำส่งโฮล พบว่าค่าประสิทธิภาพในวันแรกมีค่าเท่ากับ 3.97% 3.37% 2.96% และ 2.54% สำหรับ x = 0 1/128 2/128 และ 3/128 ตามลำดับ และเมื่อเวลาผ่านไป 1000 ชั่วโมง พบว่าผลประสิทธภิาพมีค่าเพิ่มขึ้นจากค่าเริ่มต้นเป็น 5.33% 4.33% 5.90% และ 5.96% สำหรับ x = 0 1/128 2/128 และ 3/128 ตามลำดับ
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เอกสารอ้างอิง
Chen, Z., Turedi, B., Alsalloum, A. Y., Yang, C., Zheng, X., Gereige, I., AlSaggaf, A., Mohammed, O. F. and Bakr, O. M. (2019). Single-Crystal MAPbI3 Perovskite Solar Cells Exceeding 21% Power Conversion Efficiency. ACS Energy Letters 4(6): 1258-1259.
Chiao, G. H., Li, L. C., Shellaiah, M. and Sun, K. W. (2019). Improved morphological characteristics and electronic properties of MAPbI3 thin film with multiple methylamine spray treatments. Organic Electronics 78: 105556.
Gao, C., Liu, J., Liao, C., Ye, Q., Zhang, Y., He, X., Guo, X., Mei, J. and Lau., W. (2015). Formation of organic–inorganic mixed halide perovskite films by thermal evaporation of PbCl2 and CH3NH3I compounds. RSC Advances 5: 26175-26180.
Johanssona, M. B., Xieb, L., JoKima, B., Thyrc, J., Kandraad, T., Johanssona, E. M. J., Göthelide, M., Edvinssonc, T. and Boschloo G. (2020). Highly crystalline MAPbI3 perovskite grain formation by irreversible poor-solvent diffusion aggregation, for efficient solar cell fabrication. Nano Energy 78: 105346.
Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., and Miyasaka, T. (2009). Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells. Journal of American Chemistry Society 131(17): 6050-6051.
Kopacic, I., Friesenbichler, B., Hoefler, S. F., Kunert, B., Plank, H., Rath, T. and Trimmel, G. (2018). Enhanced Performance of Germanium Halide Perovskite Solar Cells through Compositional Engineering. ACS Applied Energy Mater 1(2): 343–347.
Krishnamoorthy, T., Ding, H., Yan, C., Leong, W. L., Baikie, T., Zhang, Z., Sherburne, M., Li, S., Asta, M., Mathews, N. and Mhaisalkar, S. G. (2015). Lead-free Germanium Iodide Perovskite Materials for Photovoltaic Application. Journal of Materials Chemistry A 3: 23829-23832.
Lakhdar N. and Hima A. (2019). Electron transport material effect on performance of perovskite solar cells based on CH3NH3GeI3. Optical Materials 99: 109517.
Liu, F., Ding, C., Zhang, Y., Kamisaka, T., Zhao, Q., Luther, J. M., Toyoda, T., Hayase, S., Minemoto, T., Yoshino, K., Zhang, B., Dai, B., Jiang, J., Tao, S. and Q. Shen, Q. (2019). GeI2 Additive for High Optoelectronic Quality CsPbI3 Quantum Dots and Their Application in Photovoltaic Devices. Chemistry of Materials 31(3): 798–807.
Mali, S. S., Patil, J. V., and Hong, C. K. (2020). Making air-stable allinorganic perovskite solar cells through dynamic hotair. Journal Nano Today 33: 100880.
Mateen, M., Arain, Z., Liu, X., Liu, C., Yang, Y., Ding, Y., Ma, S., Ren, Y.-K., Wu, Y., Tao, Y., Shi, P. and Dai, S. (2019). Highperformance mixed-cation mixed-halide perovskite solar cells enabled by a facile intermediate engineering technique. Journal of Power Sources 448: 227386.
Pitchaiya, S., Eswaramoorthy, N., Natarajan, M., Santhanam, A., Asokan, V., Ramakrishnan, V. M., Rangasamy, B., Sundaram, S., Ravirajan, P., and Velauthapillai, D. (2020). Perovskite Solar Cells: A Porous Graphitic Carbon-based Hole Transporter/Counter Electrode Material Extracted from an Invasive Plant Species Eichhornia Crassipes. Scientific Reports 10: 6835.
Sa, R., Zha, W., Yuan, R. and Chen, J. (2020). Exploring electronic and optical properties of Ge-based perovskites under strain: Insights from the first-principles calculations. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 229: 118013.
Song, Z., Watthage, S. C., Phillips, A. B. and Heben, M. J. (2016). Pathways toward high-performance perovskite solar cells: review of recent advances in organometal halide perovskites for photovoltaic applications. Journal of Photonics for Energy 6(2): 022001-022023.
Sun, P. P., Li, Q. S., Feng, S. and Li, Z. S. (2016). Mixed Ge/Pb Perovskite Light Absorbers with an Ascendant Efficiency Explored from Theoretical View. Physical Chemistry Chemical Physics 18: 14408-14418.
Tai, E. G., Wang, R. T., Chen, J. Y. and Xu, G. (2019). A Water-Stable Organic-Inorganic Hybrid Perovskite for Solar Cells by Inorganic Passivation. Crystals 9(2): 83
