Name: 시간 해결 전자 전도도를 통해 박막 태양 광 재료의 재조합 역학 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-06T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 30 s
Description: 배우세요 시간 해결 전자 전도도(TRMC)를 이용하여 박막 태양광 재료의 광유발 전하 캐리어 재조합 역학을 비접촉 방식으로 측정하는 방법입니다. 이 기술은 캐리어 수명, 이동도 및 트랩 밀도를 정확히 결정하여 직접 및 트랩 매개 재조합 과정을 구분할 수 있습니다.

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호주 연구 위원회(Australian Research Council, LE130100146, DP160103008)에 대한 감사의 글입니다. JAG는 Australian Postgraduate Award를 통해, DRM은 ARC Future Fellowship(FT130100214)을 통해 지원됩니다. 유용한 토론을 해주신 Nikos Kopidakis에게 감사드립니다.

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저자는 공개할 것이 없습니다.

부 (Trmc) 기법 광유 전하 캐리어 역학에 대한 풍부한 정보를 제공 할 수 있지만,이 도전성의 간접 측정이므로, 결과를 해석 할 때주의 할 필요가 관심. 부 (Trmc) 기술은 전체 이동도를 측정하고, 전자와 정공 이동도를 구별하는 데 사용할 수 없다. 변화가 작은 (&lt;5 %) 16 때만 도전성 반사 전력의 변화에 비례한다는 기본 가정은 보유하고있다. 붕괴시의 공진 주파수의 변화가 큰 경우, 또한, 그 합계 (착체) 도성 데이터를 분석 할 수있다 전에 실수 및 허수 성분으로 해체되어야 할 것이다. 부 (Trmc)의 기술은 전기 전도도에서뿐만 아니라, 유전체 손실로 인해 다이폴 재배 향에뿐만 아니라 기부를 가질 수있다 유전율의 허수 부분의 변화에 ​​민감하다. 이 기술은 구별 할 수 없습니다이 두 메커니즘 사이에, 우리는 전기 전도도가 결정 성 물질에 대한 좋은 가정이다 가상의 유전 상수에 지배적 인 기여이라고 여기 가정,하지만 솔루션 샘플 유효하지 않을 수 있습니다. ...

플래시 광분해 시간 해결 전자 전도도 (FP-부 (Trmc))는 그 전하 캐리어 재결합 과정을 조사하기위한 이상적인 도구 만드는 NS-μs의 시간 척도에 광 여기 전하 캐리어의 역학을 모니터링합니다. 박막 반도체의 포토 - 유도 전하 캐리어의 붕괴 메커니즘을 이해하는 광기 전력 장치의 최적화를 포함한 애플리케이션의 범위 키 중요하다. 유도 캐리어 수명은 종종 유도 캐리어 밀도, 여기 파장, 이동성, 트랩 밀도와 트래핑 속도의 함수입니다. 이 논문은 캐리어 동적 종속성 (강도, 파장, 전자 레인지 주파수)와 그 해석의 넓은 범위를 조사하기위한 시간 해결 전자 전도도 (부 (Trmc)) 기술의 다양성을 보여줍니다. Photogenerated 전하들은 이동성 degre에 따라 실수 및 재료의 유전율의 허수 부 모두를 수정할 수<html> 감금 / 현지화 1의 전자. 물질의 도전율 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq1.jpg" /> 그 복소 유전율에 비례 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq2.jpg" /> 어디에 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq3.jpg" /> 마이크로파 전계의 주파수는, <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq4.jpg" /> 과 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq5.jpg" /> 비유 전율의 실수 부이다. 따라서, 도전성의 실수 부분은 비유 전율의 허수 부에 관련되고, 도전율 (이후에, 편광이라고도 함)의 허수 부분이 공진 주파수의 변화와 관련되어있는 동안, 마이크로 웨이브 흡수에 매핑 될 수있다 전자 레인지 필드 1. t는 &quot;&gt; 부 (Trmc)는 다른 기술에 비해 몇 가지 장점을 제공한다. 예를 들어, DC의 광 전도성 측정은 전극 재료의 접촉이 발생. 향상된 재조합 전극 / 재 계면에서 다시 전하 주입이 인터페이스를 통해 합병증의 범위 고통뿐만 여기자와 쌍생 쌍 강화 해리로 인해인가 전압이 측정 된 캐리어 이동 및 수명의 왜곡에 대한 모든 리드. 반면에, 부 (Trmc)는 접점에서 전송 청구에 의한 왜곡없이 사업자의 고유 이동성을 측정하는 무 전극 기술이다 . 캐리어 동역학 프로브로서 마이크로파 전력을 사용하는 중요한 장점은 또한 전하 캐리어 감쇠기구의 감쇠 수명을 모니터로 / 경로는 또한 조사 할 수 있다는 점이다. 부 (Trmc)는 총 이동 3 및 수명을 결정하는데 사용될 수있다유도 전하 캐리어의 시간 4. 이러한 매개 변수는 다음에 직접 트랩 매개 재결합 메카니즘 3,5- 구별하는데 사용될 수있다. 이들 두 개의 경로 감쇠의 의존성 정량적 캐리어 밀도 3, 5, 여기 에너지 / 파장 (5)의 함수로서 분석 될 수있다. 유도 된 캐리어의 위치 파악 / 한정은 (유전율의 실수 부 허수 VS) 분극 5 대 도전성의 붕괴를 비교하여 조사 할 수있다. 또한, 아마도 가장 중요한 부 (Trmc)는 전하 캐리어 감쇠 통로 역할 트랩 상태를 특성화하기 위해 사용될 수있다. 표면 트랩, 예를 들면, 패시베이션 샘플 6 대 패시베이션 비교하여 벌크 트랩 구별 될 수있다. 서브 - 밴드 갭 상태 수직접 서브 밴드 갭 여기 에너지 (5)를 사용하여 조사한다. 트랩 밀도가 부 (Trmc) 용 데이터 (7)를 끼워 맞춤으로써 도출 될 수있다. 나노 튜브 (1), 유기 반도체 (12) 재료를 혼합, 실리콘 (6), (8) 및 이산화 티탄 9, 10과 같은 기존의 박막 반도체 11 나노 입자 : 때문에이 기술의 다양성에 부 (Trmc)를 포함한 다양한 재료를 연구에 적용된 13, 14, 및 하이브리드 광전지 재료 3, 4, 5. 부 (Trmc)를 이용하여 정량적 인 정보를 획득하기 위해, 정확하게 수를 결정할 수 있도록 중요주어진 광 여진 용 광자 흡수. 박막, 나노 입자, 솔루션 및 불투명 한 샘플의 흡수를 정량화하는 방법이 다르기 때문에, 여기에 제시된 샘플 준비 및 교정 기술은 박막 샘플을 위해 특별히 설계되었습니다. 그러나, 제시된 측정 부 (Trmc) 프로토콜은 매우 일반적이다.

<table><tbody><tr><td>Hellmanex III 세제</td><td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/z805939?lang=en&region=AU</td><td>Z805939</td><td>부식성 및 독성이 있습니다. SDS를 참조하십시오.</td></tr><tr><td>납(II), 요오드화물(99%)</td><td>, 시그마, 알드리치 www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/211168?lang=en&region=AU</td><td></td>, <td>211168 독성. SDS를 참조하십시오.</td></tr><tr><td>무수 디메틸포름아미드(99.8%)</td><td>, 시그마 알드리치 www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/227056?lang=en&region=AU</td><td>227056</td><td>독성. SDS를 참조하십시오.</td></tr><tr><td>무수 dimethylsulfoxide (99.9 %)</td> <td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/276855?lang=en&region=AU</td><td>276855</td><td>독성. SDS를 참조하십시오.</td></tr><tr><td>무수 2- 프로판올 (99.5 %)</td> <td>시그마 Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/278475?lang=en&region=AU&gclid = COnlgPaw780CFQZvvAod17EA4Q</td><td>278475</td><td></td></tr><tr><td>요오드화 메틸암모늄</td><td>염료졸<br/</td><td>> www.dyesol.com/products/dsc-materials/perovskite-precursors/methylammonium-iodide.html MS101000</td><td>Sigma Aldrich</td></tr><tr><td>Poly(메틸 메타크릴레이트)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>445746</td><td></td></tr><tr><td>무수 클로로벤젠(99.8%)</td><td>에서도 판매Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/445746?lang=en&region=AU</td><td>284513</td><td>독성. SDS를 참조하십시오.</td></tr><tr><td>Equipment</td><td>Company</td><td>Model<</td><td>strong>Comments/Description</strong</td></tr><tr><td>>UV-VIS-NIR 분광광도계</td><td>Perkin-Elmer&nbsp;</td><td>Lambda 900</td><td></td></tr><tr><td>프로파일로미터</td><td>Veeco</td><td>Dektak 150</td><td></td></tr><tr><td>벡터 네트워크 분석기</td><td>Keysight www.keysight.com/en/pdx-x201927-pn-N9918A/fieldfox-handheld-microwave-analyzer-265-ghz?cc=US&lc=eng</td><td>Fieldfox N9918A</td><td></td></tr><tr><td>조정 가능한 파장 레이저</td><td>Opotek www.opotek.com/product/opolette-355</td><td>Opolette 355</td><td></td></tr><tr><td>중립 밀도 필터</td><td>Thorlabs www.thorlabs.hk/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3193</td><td>NUK01</td><td></td></tr><tr><td>파워 미터</td><td>Thorlabs www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=PM100D</td><td>PM100D</td><td></td></tr><tr><td>파워 센서</td><td>Thorlabs www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=S401C</td><td>S401C</td><td></td></tr><tr><td>캐비티</td><td>맞춤형 제작</td><td></td><td>이 실험에 사용된 캐비티는 사내에서 설계 및 제작되었습니다.</td></tr></tbody></table>

시간 해결 전자 전도도를 통해 박막 태양 광 재료의 재조합 역학

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

구체적 유기 납 할라이드로서 티탄 석 광전지 재료 박막 반도체의 포토 - 유도 전하 캐리어의 재결합의 동력학을 조사하는 방법이 제공된다. 페 로브 스카이 트 막 두께 및 흡수 계수를 처음 프로필 로메 및 UV-VIS 흡수 스펙트럼을 특징으로한다. 레이저 파워와 공동 모두 감도 교정을 상세히 설명한다. 플래시 광분해 시분 전자 전도도 (부 (Trmc)) 실험을 수행하기위한 프로토콜은, 물질의 전도도를 결정하는 비접촉 방법은 제시된다. 마이크로파의 주파수의 함수로서 부 (Trmc)를 수행하여 복소 전도도의 실수 및 허수 성분을 식별하는 처리를 설명한다. 전하 캐리어 역학 (전력 및 파장을 모두 포함) 다른 여자 정권에서 결정된다. 직접 트랩 매개 붕괴 과정을 구분하는 기술을 제시하고 논의한다.결과는 모델과 반도체의 광유도 전하 캐리어의 일반적인 운동 모델을 참조하여 해석됩니다. 설명 된 기술은 유기 및 무기 광전지 재료를 포함하는 나노 입자의 광전자 재료의 넓은 범위에 적용 가능하고, 반도체 박막 / 전도성.

여기에 제시된 대표적인 결과는 250 나노 미터 CH 3 NH 3 PBI 3 박막 시료에서 얻었다. 전도도의 역학 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq54.jpg" /> 전하 캐리어의 역학과 관련 될 수있다 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq55.jpg" /> 통하다 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55232/55232eq56.jpg" /> ...

직접 및 트랩 매개 재결합 역학을 조사하고 박막 반도체의 캐리어 이동성을 결정하기 위한 시간 분해 마이크로파 전도성 기술이 여기에 제시되어 있습니다.

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...

이 실험의 전반적인 목적은 반사된 마이크로파 전력을 이용하여 광유도 전하 운반자의 재결합 동역학 및 박막 태양광 소재를 측정하는 것입니다. 이 방법은 트랩 상태 및 밴드 간 재결합 과정을 통해 광유도 전하 운반자의 감쇠를 측정하므로 태양광 분야에서 유용합니다. 이 기술의 주요 장점은 샘플에 전기적 접촉이 필요하지 않다는 점입니다.이는 측정된 수명과 전도도가 캐소드의 존재로 인해 왜곡되지 않았음을 의미합니다. 먼저, 준비된 측정 시료를 포함하여 측정 수행에 필요한 요소들을 수집하십시오. 이 박막 페로브스카이트 시료는 특성 분석이 완료되었으며, 관심 파장대가 선정된 상태입니다.시료 외에 마이크로파 공동(microwave cavity), 네트워크 분석기 및 레이저를 준비하십시오. 시료는 4개의 4분의 1 파장판(quarter-wave plates)을 나사로 결합하여 제작한 맞춤형 마이크로파 공동 내에 장착됩니다. 아이리스(iris)를 통해 마이크로파가 공동 내부로 결합되며, 마이크로파 단락(microwave short)에 있는 파이버 포트를 통해 광학적 접근이 가능합니다.Teflon 시료 홀더를 공동(cavity) 내에 삽입합니다. 디퓨저(defuser)는 입사광의 공간적 균일성을 보장하며, 튜닝 나사는 공동의 품질 계수(quality factor)를 조절합니다. 레이저는 가시광선에서 적외선 파장 범위까지 튜닝이 가능합니다.필요한 소형 광학 소자에는 오프액시스 포물면 거울 커플러와 중성 밀도 필터가 포함됩니다. 레이저 파장을 원하는 값으로 설정한 후, 빔을 오프액시스 커플러로 유도하십시오. 빔 카드를 사용하여 거울의 광축과 정렬 상태를 확인하십시오.스폿은 커플러의 거의 중앙 부분으로 진입해야 합니다. 다음으로, 최종적으로 공동(cavity)에 결합될 광섬유를 준비합니다. 광섬유의 한쪽 끝을 광섬유 커플러에 연결하십시오.다른 쪽 끝을 파워 센서 및 미터에 연결합니다. 낮은 레이저 출력을 사용하며, 파이버 커플러를 조정하는 동안 파이버의 출력을 모니터링하기 시작합니다. 파이버 결합을 최대화하기 위해 커플러의 기울기 각도를 조정합니다.전력계를 계속 모니터링하며 최대 전력이 기록될 때 정지하십시오. 커플러의 기울기 각도 조정은 다른 부품을 건드리지 않도록 주의하며 천천히 수행해야 합니다. 레이저 출력을 점진적으로 높이고 커플러의 방향을 추가로 조정하여 결합 상태를 정밀하게 맞추십시오.공진기 손실 계수를 결정하려면, 파이버에

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유리에 다결정 실리콘 박막 태양 전지는 crystallisation, 결함 패시베이션 및 metallisation 다음 붕소 및 인 도핑된 실리콘 레이어 증착에 의해 조작된다. 가벼운 트래핑 Plasmonic은 ~ 45 % photocurrent 향상의 결과로 확산 반사판으로 공을 실리콘 전지 표면에 자세의 nanoparticles을 형성하여 소개하고 있습니다.

Plasmonic 강화된 라이트 - 트래핑과 다결정 실리콘 박막 태양 전지

배우세요 시간 해결 전자 전도도(TRMC)를 이용하여 박막 태양광 재료의 광유발 전하 캐리어 재조합 역학을 비접촉 방식으로 측정하는 방법입니다. 이 기술은 캐리어 수명, 이동도 및 트랩 밀도를 정확히 결정하여 직접 및 트랩 매개 재조합 과정을 구분할 수 있습니다.

시간 해결 전자 전도도를 통해 박막 태양 광 재료의 재조합 역학

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