《Table 1 Device performance under AM1.5 illumination*》

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《热退火气氛对溶液法制备的Sb_2S_3薄膜组成、结构及光伏性能的影响》


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*Each of the data with standard deviation represents the average of three individual devices.Rsand Rshare the series resistance and shunt resistance,respectively.

另外,IMPS谱的虚部最低点对应的频率(fmin)可用于评估光生电子传输到收集电极的时间[τD,τD=(2πfmin)-1].基于Ti O2/Sb2S3(N2-S)和Ti O2/Sb2S3(N2)的电池的τD分别为7和12μs.光生电子需经过Sb2S3和Ti O2膜层的扩散才能被传输到FTO收集电极[图6(C)][7].电子在Ti O2和Sb2S3中的扩散系数(De)分别为5×10-5cm2/s[24]和0.25 cm2/s[25],根据τD=L2/De(L为膜层的厚度)可以估算出电子在90 nm厚的Ti O2膜层和300 nm厚的Sb2S3薄膜中的传输时间分别为2和3.6×10-3μs.由此可知,IMPS结果主要反映了电子在Ti O2膜层中的扩散时间.Ti O2膜层中电子的传输以扩散形式为主,且电子浓度越大扩散速率越快[26].因此,Ti O2/Sb2S3(N2-S)电池中由Sb2S3薄膜注入到Ti O2膜层中的电子浓度及被收集到的电子浓度要远大于Ti O2/Sb2S3(N2)电池.另外,在Ti O2/Sb2S3(N2-S)和Ti O2/Sb2S3(N2)异质结薄膜中,Sb2S3薄膜的厚度及其对光的吸收能力是可比的,它们的电池中光生电子的数量应该相近.因此,2种电池Ti O2薄膜中的电子浓度差别不是由Sb2S3薄膜吸收过程中光生电子产生过程造成的,而主要是由Sb2S3薄膜中的体相载流子复合造成的.即Ti O2/Sb2S3(N2-S)电池中Sb2S3薄膜内的载流子复合要比Ti O2/Sb2S3(N2)电池的要小得多,这应该归因于前者中消除了大量的Sb2O3载流子复合中心[11~13].热退火气氛对电池IPCE和Jsc的影响原因可归结为Sb2S3薄膜中Sb2O3含量的变化.由于N2-S气氛下热退火消除了Sb2O3载流子复合中心,大大减少了Sb2S3薄膜中的体相载流子复合,提高了整个Sb2S3薄膜的光吸收对光电流的贡献,进而提高了器件的Jsc及300~550 nm光谱范围内的IPCE.另外,在N2-S气氛下热退火所产生的取向结构也有利于其中载流子的传输和减少Sb2S3薄膜中的体相载流子复合,在一定程度上也有助于提高器件中的Jsc及IPCE.