Получение и исследование металлооксидного полупроводника | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №4 (138) январь 2017 г.

Дата публикации: 30.01.2017

Статья просмотрена: 28 раз

Библиографическое описание:

Шамин А. А., Печерская Е. А. Получение и исследование металлооксидного полупроводника // Молодой ученый. — 2017. — №4. — С. 74-77. — URL https://moluch.ru/archive/138/38826/ (дата обращения: 25.09.2018).



Как уже было отмечено ранее, основной функцией металлооскидоного полупроводника является перенос электронов от слоя перовскита к прозрачному проводящему покрытию. Следующие вещества могут быть использованы для формирования данного слоя:

‒ Диоксид титана (TiO2);

‒ Оксид Олова IV (SnO2);

‒ Оксид Меди (Cu2O);

‒ Оксид цинка (ZnO);

‒ Оксид Индия (In2O3).

Согласно [1] наиболее предпочтительным является оксид индия, однако, его высокая стоимость, как и в случае с ППП на основе ITO, накладывает определенные ограничения и существенно увеличивает цену конечного продукта, поэтому от данного типа металлооксида пришлось отказаться. Все прочие кроме диоксида титана не демонстрируют необходимой эффективности энергопреобразования [2] [3], поэтому в качестве основных материалов для формирования слоя металлооксида использоваться не могут. Таким образом, в данной работе был сделан выбор в пользу изготовления солнечных элементов на основе гибридных органо-неорганических перовскитов с использованием диоксида титана.

Существует несколько способов формирования слоя диоксида титана на поверхности прозрачного проводящего покрытия FTO на стеклянной подложке. Среди них электрохимическое анодирование, низкотемпературное газовое осаждение, спрей-пиролиз, золь-гель и так называемый роллерный метод [4].

Поскольку нанесение металлооксидных пленок методом спрей-пиролиза уже разрабатывается и используется в рамках другого проекта — победителя У. М. Н.И.К — «Разработка технологии получения металлооксидных пленок для сенсибилизированных красителем солнечных элементов» за авторством С. В. Ракши — данный способ рассматриваться не будет.

Электрохимическое осаждение и низкотемпературное газовое осаждение являются дорогими и ресурсоемкими методами [5]. Сюда же можно отнести золь-гель метод, который в данном случае не требует целой системы поддержания постоянной температуры в течение нескольких суток. [6].

Таким образом, для получения металлооксидных пленок будет использоваться роллерный метод, который представляет собой нанесение пасты диоксида титана с помощью стеклянного стержня. Для реализации подобного подхода понадобятся следующие химические вещества и оборудование:

‒ Кристаллический диоксид титана (TiO2)

‒ Уксусная кислота (CH3CO2H)

‒ Этанол 95 % (С2H5OH)

Triton X-100 (C14H22O(C2H4O)n)

‒ Скотч

‒ Электрическая плитка

‒ Ступка и пестик

‒ Шприц без иглы

Методика получения металлооксидных пленок с помощью роллерного метода состоит из следующих этапов:

1. Подготовить поверхности подложек (см. п. 2.1)

2. Размолоть необходимое количество диоксида титана в ступке. В полученную пыль добавить несколько капель уксусной кислоты до образования коллоидной суспензии гладкой консистенции.

3. Добавить некоторое количество Triton X-100 и снова перемешать.

4. Полученную пасту необходимо поместить в объем шприца и нанести на закрепленную на твердой поверхности скотчем стеклянную подложку (рисунок 1).

Рис. 1. Нанесение пасты на поверхность стеклянной подложки FTO

5. Аккуратно удалить скотч и поместить стеклянную подложку на электрическую плитку на 20 минут при температуре 80 градусов. В некоторых случаях стекло может треснуть. Данные образцы отбраковываются.

6. Позволить полученным образцам (рисунок 2) остыть.

Описание: https://pp.vk.me/c636122/v636122637/12abc/47fwJsRm4Sk.jpg

Рис. 2. Фотография образца стеклянных подложек с нанесенным на него металлооксидом диоксида титана

Исследование данного образца c нанесенным на него металлооксидом проводилось с помощью сканирующего электронного микроскопа Vega3 Tescan. На рисунках 3 и 4 представлены SEM — изображения, полученные с помощью данного микроскопа. Хорошо видно, что полученные покрытия обладают правильной поверхностной морфологией, что соотносится с исследованиями [2] и [6].

2

Рис. 3. SEM-изображение образца с нанесенным на него слоем металлооксида диоксида титана (50 мкм)

.2

Рис. 4. SEM-изображение образца с нанесенным на него слоем металлооксида диоксида титана (5 мкм)

Литература:

  1. Dong Q., Fangzho L. In2O3 based perovskite solar cells. — 2016
  2. Priti T., Pablo D., Johnston M. B. Electron Mobility and Injection Dynamics in Mesoporous ZnO, SnO2, and TiO2 Films Used in Dye-Sensitized Solar Cells. — 2011 — P. 5158–5166
  3. Phutthamon C., Jarusutthirak C. A Comparison Study of Photocatalytic Activity of TiO2 and ZnO on the Degradation of Real Batik Wastewater. — 2015 — P. 8–12
  4. Qiu J., Qiu Y., Yan K., Zhong M., Mu C., Yan He, Yang S. All-solid-state hybrid solar cells based on a new organometal halide perovskite sensitizer and one-dimensional TiO2 nanowire arrays, The royal society of chemistry, — 2013 — P. 3245–3248
  5. Grzegorz D., Agnieszka B. Fabrication of nanoporous TiO2 by electrochemical anodization. — 2009 — P. 4359–4367
  6. Barnes R., Molina R., Xu J. Comparison of TiO2 and ZnO nanoparticles for photocatalytic degradation of methylene blue and the correlated inactivation of gram-positive and gram-negative bacteria. — 2013
  7. Liu Y., Lu Y., Zeng Y. Nanostructured Mesoporous Titanium Dioxide Thin Film Prepared by Sol-Gel Method for Dye-Sensitized Solar Cell. — 2011 — P. 3–9
Основные термины (генерируются автоматически): FTO, титан, уксусная кислота, прозрачное проводящее покрытие, низкотемпературное газовое осаждение, нанесение пасты, SEM-изображение образца, SEM, ITO, электрическая плитка.


Похожие статьи

Получение и исследование прозрачного проводящего покрытия...

FTO, ITO, прозрачное проводящее покрытие, ультразвуковая ванна, SEM, золь-гель метод, изопропиловый спирт, вытяжной шкаф, наполненная дистиллированная вода, плавиковая кислота.

Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов.

Прозрачные проводящие покрытия (ППП) представляют собой различные

Нанесение металлооксидных покрытий можно выполнить физическими или химическими

Основные термины (генерируются автоматически): ATO, ITO, FTO, плазменная частота, концентрация...

Обзор методов нанесения кремниевых покрытий

Суть газофазной эпитаксии заключается в выращивании кремния на образцах из газовой фазы в

Вакуумно-дуговое нанесение покрытий — это метод физического испарения и осаждения тонких

Импульсное лазерное осаждение пленок (ITO) активно развивается в последнее...

Стеклокерамические покрытия на основе карбосилицида титана...

Электрическое сопротивление покрытий зависит от скорости нагрева образца и содержания карбосилицида

На концы спирали наносили медные контакты методом электрохимического осаждения меди.

Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов.

Солнечные ячейки на основе перовскитов | Статья в журнале...

В качестве электрода используется оксид индия олова (ITO), прозрачный для видимого

Его основное преимущество перед остальным и методами (спрей-пиролиз, осаждение из газовой

температура, конечный раствор, серийное производство, солнечная энергия, уксусная кислота.

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Химический способ нанесения защитного слоя называется иммерсионной обработкой. Процесс иммерсионной обработки проводят погружением

Цинкатная обработка создает необходимую шероховатую поверхность, что значительно облегчает осаждения металла покрытия.

Жаростойкие покрытия на основе системы SiC-B4C: синтез...

Синтез покрытий проведен по шликерно-обжиговой технологии на графите марки ГМЗ.

Шликер наносили на образцы из графита, последовательно, не менее 5-ти слоев.

а. б. Рис. 3. Атомно-силовое изображение поверхности покрытия SiC — B4C после испытаний на воздухе...

Молекулярное наслаивание, опыт применения в микроканальных...

После оптимизации режима CF были проведены синтезы слоев оксида алюминия на серии МКП. Полученные образцы были исследованы для определения эффективности нанесения слоев оксида алюминия внутри каналов МКП для получения равномерных изображений тестовых...

Получение и исследование прозрачного проводящего покрытия...

FTO, ITO, прозрачное проводящее покрытие, ультразвуковая ванна, SEM, золь-гель метод, изопропиловый спирт, вытяжной шкаф, наполненная дистиллированная вода, плавиковая кислота.

Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов.

Прозрачные проводящие покрытия (ППП) представляют собой различные

Нанесение металлооксидных покрытий можно выполнить физическими или химическими

Основные термины (генерируются автоматически): ATO, ITO, FTO, плазменная частота, концентрация...

Обзор методов нанесения кремниевых покрытий

Суть газофазной эпитаксии заключается в выращивании кремния на образцах из газовой фазы в

Вакуумно-дуговое нанесение покрытий — это метод физического испарения и осаждения тонких

Импульсное лазерное осаждение пленок (ITO) активно развивается в последнее...

Стеклокерамические покрытия на основе карбосилицида титана...

Электрическое сопротивление покрытий зависит от скорости нагрева образца и содержания карбосилицида

На концы спирали наносили медные контакты методом электрохимического осаждения меди.

Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов.

Солнечные ячейки на основе перовскитов | Статья в журнале...

В качестве электрода используется оксид индия олова (ITO), прозрачный для видимого

Его основное преимущество перед остальным и методами (спрей-пиролиз, осаждение из газовой

температура, конечный раствор, серийное производство, солнечная энергия, уксусная кислота.

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Химический способ нанесения защитного слоя называется иммерсионной обработкой. Процесс иммерсионной обработки проводят погружением

Цинкатная обработка создает необходимую шероховатую поверхность, что значительно облегчает осаждения металла покрытия.

Жаростойкие покрытия на основе системы SiC-B4C: синтез...

Синтез покрытий проведен по шликерно-обжиговой технологии на графите марки ГМЗ.

Шликер наносили на образцы из графита, последовательно, не менее 5-ти слоев.

а. б. Рис. 3. Атомно-силовое изображение поверхности покрытия SiC — B4C после испытаний на воздухе...

Молекулярное наслаивание, опыт применения в микроканальных...

После оптимизации режима CF были проведены синтезы слоев оксида алюминия на серии МКП. Полученные образцы были исследованы для определения эффективности нанесения слоев оксида алюминия внутри каналов МКП для получения равномерных изображений тестовых...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Получение и исследование прозрачного проводящего покрытия...

FTO, ITO, прозрачное проводящее покрытие, ультразвуковая ванна, SEM, золь-гель метод, изопропиловый спирт, вытяжной шкаф, наполненная дистиллированная вода, плавиковая кислота.

Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов.

Прозрачные проводящие покрытия (ППП) представляют собой различные

Нанесение металлооксидных покрытий можно выполнить физическими или химическими

Основные термины (генерируются автоматически): ATO, ITO, FTO, плазменная частота, концентрация...

Обзор методов нанесения кремниевых покрытий

Суть газофазной эпитаксии заключается в выращивании кремния на образцах из газовой фазы в

Вакуумно-дуговое нанесение покрытий — это метод физического испарения и осаждения тонких

Импульсное лазерное осаждение пленок (ITO) активно развивается в последнее...

Стеклокерамические покрытия на основе карбосилицида титана...

Электрическое сопротивление покрытий зависит от скорости нагрева образца и содержания карбосилицида

На концы спирали наносили медные контакты методом электрохимического осаждения меди.

Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов.

Солнечные ячейки на основе перовскитов | Статья в журнале...

В качестве электрода используется оксид индия олова (ITO), прозрачный для видимого

Его основное преимущество перед остальным и методами (спрей-пиролиз, осаждение из газовой

температура, конечный раствор, серийное производство, солнечная энергия, уксусная кислота.

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Химический способ нанесения защитного слоя называется иммерсионной обработкой. Процесс иммерсионной обработки проводят погружением

Цинкатная обработка создает необходимую шероховатую поверхность, что значительно облегчает осаждения металла покрытия.

Жаростойкие покрытия на основе системы SiC-B4C: синтез...

Синтез покрытий проведен по шликерно-обжиговой технологии на графите марки ГМЗ.

Шликер наносили на образцы из графита, последовательно, не менее 5-ти слоев.

а. б. Рис. 3. Атомно-силовое изображение поверхности покрытия SiC — B4C после испытаний на воздухе...

Молекулярное наслаивание, опыт применения в микроканальных...

После оптимизации режима CF были проведены синтезы слоев оксида алюминия на серии МКП. Полученные образцы были исследованы для определения эффективности нанесения слоев оксида алюминия внутри каналов МКП для получения равномерных изображений тестовых...

Получение и исследование прозрачного проводящего покрытия...

FTO, ITO, прозрачное проводящее покрытие, ультразвуковая ванна, SEM, золь-гель метод, изопропиловый спирт, вытяжной шкаф, наполненная дистиллированная вода, плавиковая кислота.

Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов.

Прозрачные проводящие покрытия (ППП) представляют собой различные

Нанесение металлооксидных покрытий можно выполнить физическими или химическими

Основные термины (генерируются автоматически): ATO, ITO, FTO, плазменная частота, концентрация...

Обзор методов нанесения кремниевых покрытий

Суть газофазной эпитаксии заключается в выращивании кремния на образцах из газовой фазы в

Вакуумно-дуговое нанесение покрытий — это метод физического испарения и осаждения тонких

Импульсное лазерное осаждение пленок (ITO) активно развивается в последнее...

Стеклокерамические покрытия на основе карбосилицида титана...

Электрическое сопротивление покрытий зависит от скорости нагрева образца и содержания карбосилицида

На концы спирали наносили медные контакты методом электрохимического осаждения меди.

Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов.

Солнечные ячейки на основе перовскитов | Статья в журнале...

В качестве электрода используется оксид индия олова (ITO), прозрачный для видимого

Его основное преимущество перед остальным и методами (спрей-пиролиз, осаждение из газовой

температура, конечный раствор, серийное производство, солнечная энергия, уксусная кислота.

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Химический способ нанесения защитного слоя называется иммерсионной обработкой. Процесс иммерсионной обработки проводят погружением

Цинкатная обработка создает необходимую шероховатую поверхность, что значительно облегчает осаждения металла покрытия.

Жаростойкие покрытия на основе системы SiC-B4C: синтез...

Синтез покрытий проведен по шликерно-обжиговой технологии на графите марки ГМЗ.

Шликер наносили на образцы из графита, последовательно, не менее 5-ти слоев.

а. б. Рис. 3. Атомно-силовое изображение поверхности покрытия SiC — B4C после испытаний на воздухе...

Молекулярное наслаивание, опыт применения в микроканальных...

После оптимизации режима CF были проведены синтезы слоев оксида алюминия на серии МКП. Полученные образцы были исследованы для определения эффективности нанесения слоев оксида алюминия внутри каналов МКП для получения равномерных изображений тестовых...

Задать вопрос