p307. سنتز آلي-فلزي نقاط كوانتومي CdSe0.65Te0.35 ناخالص شده با عنصرMn2+ و بررسي تاثير ناخالص سازي بر خواص اپتيكي نانو ذرات و كاربرد آنها در سلول خورشيدي

Organometallic synthesis of Mn2+ doped CdSe0.65Te0.35 quantum dots and effect of doping on the optical properties of nanocrystals and their application in solar cells

در اين تحقيق رشد آلي- فلزي نانوبلورهاي نيم‌رساناي CdSe065Te0.35:Mn(n%) كه n نسبت مولي Mn/Cd با مقادير%۰، ۵/%۲، ۵%، ۵/۷%و%۱۰ است، گزارش شد. اين نانو بلورها در دماي بالا و همراه با سورفكتانت ها و حلال‌هاي آلي مانند اولئيك اسيد و تري اكتيل فسفين (TOP) و پارافين سنتز شده‌اند. نتايج حاصل از آناليز طيف نورتابي نشان مي‌دهد كه با افزايش ميزان درصد ناخالصي Mn تا 5 درصد شدت نورتابي افزايش مي‌يابد. اين افزايش بعلت اين است كه منگنز به عنوان عاملي جهت اتصال بهتر عوامل پوششي مانند TOP به نقاط كوانتومي مي‌شود. همچنين با توجه به نتايج حاصل از آناليز جذب اپتيكي وجود ناخالصي منگنز تغييري در مكان لبه جذب اپتيكي و در نتيجه شكاف انرژي نقاط كوانتومي CdSe0.65Te0.35ايجاد نمي‌كند. به اين علت است كه تراز انرژي منگنز در خارج از شكاف انرژي اين نقاط كوانتومي قرار مي‌گيرد. با توجه به آناليز پراش پرتو ايكس اندازه نانوبلورها در حدود nm ۸/۳ بدست آمد. در ادامه از نقاط كوانتومي CdSe0.65Te0.35:Mn(5%) و CdSe0.65Te0.35 به عنوان جاذب نور در سلول‌هاي خورشيدي حساس شده با اين نقاط كوانتومي استفاده شد. جهت لايه نشاني اين نقاط كوانتومي روي زير لايه شامل نانوذرات TiO2 در فوتوآند سلول خورشيدي، از عامل پوششي TGA جهت تعويض ليگاند اين نقاط كوانتومي استفاده شد. فوتو الكترود سلو‌‌ل‌هاي خورشيدي ساخته شده شامل يك لايه نانوذرات TiO2 است كه لايه اي از نانوذارت CdSe0.65Te0.35:Mn(n%) به روش چكاندن قطره روي لايه TiO2 لايه نشاني شده است. در ادامه لايه‌اي از نقاط كوانتومي ZnS به عنوان لايه غير فعال ساز و به روش سيلار بر سطح دو نوع فوتوالكترود لايه نشاني شد. نتايج مربوط به آناليز فوتوولتاييك نشان داد كه وجود ناخالصي منگنز باعث افزايش بازدهي سلول خورشيدي از ۶/%۳ به ۱۷/۵% شد.

In this research, the organometallic growth of CdSe0.65Te0.35:Mn (n%) semiconductor nanocrystals, n=Mn/Cd molar ratio between 0-10%, was reported. These nano-crystals are synthesized at high temperature with surfactants and organic solvents such as oleic acid, trioctylphosphine (TOP) and paraffin. The results of luminescence spectroscopy showed that by increasing the amount of Mn impurity to 5%, the Pl emission is increased. This increase is due to the fact that the manganese is used as a factor for better binding of copping ligands such as TOP to quantum dots. Besides, according to the results of absorption spectroscopy, the presence of manganese impurities did not change the location of the optical absorption edge. Therefore, the energy gap of the CdSe0.65Te0.35 quantum dots was not changed. This is because that the 3d Mn related energy levels lies outside the energy gap of these quantum dots. Further, the Cdse0.65Te0.35 and CdSe0.65Te0.35: Mn(5%) quantum dots were applied as the light absorbing components in quantum dot sensitized solar cells (QDSCs). For the deposition of these QDs layer on the surface of TiO2 nanocrystalline layer of photoanode, a ligand exchange process was performed to replace thioglycolic acid (TGA) molecules instead of TOPs. A ZnS passivating layer was finally over deposited on the photoelectrode. According to the results, the efficiency of the QDSC with a photoelectrode sensitized with CdSe0.65Te0.35:Mn(5%) QDs was increased from to 5.17% compared to that of the reference cell (3.6%) with Mn-free electrode.