Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Quantum dots for temperature sensing

Doskaliuk Natalia, Lukan Yuliana, Khalavka Yuriy

Scientiae Radices

|

2023

|

Vol. 2, Iss. 2

93--111

EN

Quantum dots are three-dimensional nanoparticles of semiconductors with typical sizes ranging from 2 to 10 nm. Due to the quantum confinement effect the energy gap increase with the size decreasing resulting in size-depended and fine-tunable optical characteristics. Besides this, the energy structure of a quantum dot with a certain size is highly sensitive to environmental conditions. These specific properties open a wide range of applications starting from optical and optoelectronic devices and ending with biosensing and life science. Temperature is one of those parameters influencing strongly on the optical properties of semiconductor nanocrystals, which make them promising materials for temperature sensing, more often using a fluorescent response. Compared to the conventional organic dyes already applied in this field, quantum dots exhibit a set of advantages, such as high quantum yield and photostability, long fluorescence lifetime, higher Stokes shift, and ability to surface functionalization with targeted organic molecules aimed to provide them biocompatibility. In this review, we briefly discuss the properties of II-VI and assumingly less toxic I-III-VI quantum dots, mechanisms of temperature-induced fluorescence response, and the feasibility of their practical application in the field of thermal sensing.

2

Development of chalcogenide solar cells : importance of CdS window layer

Lilhare D., Khare A.

Opto-Electronics Review

|

2020

|

Vol. 28, No. 1

43--63

EN

The solar photovoltaic technology is one of the renewable technologies with the potential to shape a future-proof, reliable, scalable and affordable electricity system. It is important to provide better resources for any upcoming technology. CdS/CdTe thin films have long been considered as one enticing option for reliable and cost-effective solar cells to be developed. N-type CdS as a transparent window layer in heterojunction structures is one of the best choices for CdTe cells. In a solar cell structure, window layer material plays a very crucial role to improve its performance. For this reason, this review focuses on the basic and significant aspects such as importance of the window layer thickness, degradation effect, use of nano-wire arrays, and an ammonia-free process to deposit the window layer. Also, an attempt has been made to analyze various processes improving window layer properties. Necessary discussions have been included to review the impact of solar cell parameters on the above aspects. It is anticipated that this review article will fulfill the requirement of knowledge to be used in the fabrication of CdS/CdTe solar cells.

3

Sol-gel derived CdS nanocrystalline thin films: optical and photoconduction properties

Khan Z. R., Munirah, Aziz A., Khan M. S.

Materials Science Poland

|

2018

|

Vol. 36, No. 2

235--241

EN

High-quality CdS nanocrystalline thin films were grown by sol-gel spin coating method at different solution temperatures on glass substrates. As-deposited films exhibited nanocrystalline phase with hexagonal wurtzite structure and showed good adhesion and smooth surface morphology. It was clearly observed that the crystallinity of the thin films improved with the increase in solution temperature. Crystallites sizes of the films also increased and were found to be in the range of 10 mm to 17 nm. The influence of the growth mechanism on the band and sub-band gap absorption of the films was investigated using UV-Vis and photothermal deflection spectroscopy (PDS). The band gap values were calculated in the range of 2.52 eV to 2.75 eV. The band gap decreased up to 9 % with the increase in solution temperature from 45 °C to 75 °C. Absorption coefficients estimated by PDS signal showed the significant absorption in low photon energy region of 1.5 eV to 2.0 eV. The dark and illuminated I-V characteristics revealed that the films were highly photosensitive. The results demonstrated the potential applications of sol-gel grown CdS nanocrystalline thin films as photoconductors and optical switches.

4

Badania nad technologią otrzymywania cienkich warstw emitera metodą rozpylania magnetronowego dla zastosowań w ogniwach CIGS

Pietraszek J., Gułkowski S.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 1

173--180

PL

Cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne wykonane na bazie struktury CIGS (mieszaniny pierwiastków miedzi, indu, galu oraz selenu) należą do II generacji ogniw fotowoltaicznych. Wykazują one efektywność na poziomie zbliżonym do ogniw I generacji, lecz ze względu na niższe zużycie materiału, coraz częściej wypierają z rynku ogniwa krzemowe Artykuł przedstawia rezultaty badań dotyczących sposobu otrzymywania warstwy buforowej CdS (siarczku kadmu), zastosowanej w cienkowarstwowych ogniwach fotowoltaicznych typu CIGS. Przyjęto dwa rozwiązania technologii nanoszenia: warstwa okna CdS uzyskana metodą rozpylenia magnetronowego oraz warstwa okna CdS uzyskana metodą kąpieli chemicznej (CBD– Chemical Bath Deposition). Struktura ta powinna posiadać odpowiednią wielkość przerwy energetycznej, która pozwali na większą absorpcję fotonów, a także wymaga się, aby była cienka (mniej niż 100 nm) i jednolita. Warstwy CdS zostały nałożone przez osadzanie w kąpieli chemicznej CBD na szklanych podłożach pokrytych Mo/CIGS (naniesione warstwy metodą sputteringu magnetronowego). Uzyskano dzięki temu warstwę emitera o grubości 80 nm po czasie osadzania 35 minut. Dla porównania warstwy CdS zostały nałożone poprzez sputtering magnetronowy na podłożu Mo/CIGS, uzyskanym tą samą metodą. Następnie oba rozwiązania zostały przebadane pod względem morfologii powierzchni na elektronowym mikroskopie skaningowym, jak również przeprowadzono analizy składu pierwiastkowego warstw. Zarówno jedna, jak i druga metoda prowadzi do otrzymania warstwy emitera CdS dla zastosowań w ogniwach CIGS.

EN

Thin-film photovoltaic cells created based on the structure of CIGS (a mixture of the elements copper, indium, gallium and selenium) belong to the second generation of photovoltaic cells. They show the effectiveness of a level similar to the cells of the first generation, but due to lower material consumption, they increasingly forcing out silicon solar cells. The article presents the results of research of the method for obtaining a CdS buffer layer, used in thin-film CIGS photovoltaic cells. Two technology solutions of application were adopted: layer of CdS window obtained by the magnetron sputtering and layer of CdS obtained by chemical method (CBD- Chemical Bath Deposition). CdS layer has been imposed by the deposition in the chemical bath on glass substrates covered with Mo/CIGS (layers applied by magnetron sputtering). Allowing an emitter layer having a thickness of 80 cm after 35 minutes of deposition time. For comparison, a CdS layer was applied by magnetron sputtering on the substrate Mo/CIGS obtained by the same method. Subsequently, both solutions were examined in the SEM microscope to check the surface morphology, and also to analysis the elemental composition of the layers. Both methods leads to receive CdS emitter layer for use in CIGS cells.

5

A DFT study of the effects of Sc doping on electronic and optical properties of CdS nanoparticles

Rehman S. U., Majid A., Hassan N ., Shakoor A., Murtaza G., Khan S. D.

Materials Science Poland

|

2015

|

Vol. 33, No. 4

782--791

EN

In the present work a systematic study was carried out to understand the influence of Sc doping on electronic and optical properties of CdS nanoparticles. The geometry optimization and symmetry computation for CdS and Sc doped CdS nanoparticles using Density Functional Theory (DFT) on B3LYP level with the QZ4P for Cd and DZ2P for sulphur and Sc were performed by Amsterdam Density Functional (ADF). The results show that HOMO-LUMO gap as well as electronic and optical properties of CdS clusters vary with Sc doping. The HOMO-LUMO gap is affected by the dopant and its value decreases to 0.6 eV. Through considering the numerical integration scheme in the ADF package, we investigated different vibrational modes and our calculated Raman and IR spectra are consistent with the reported result. The calculated IR and Raman peaks of CdS and Sc doped CdS clusters were in the range of 100 to 289 cm−1, 60 cm−1 to 350 cm−1 and 99 cm−1 to 282 cm−1, 60 cm−1 to 350 cm−1, respectively, which was also confirmed by experiment as well as a blue shift occurrence. Subsequently, for deeper research of pure and doped CdS clusters, their absorption spectra were calculated using time-dependent DFT method.

6

Determination of space charge region width and diffusion length in Cu(In,Ga)(S,Se)2 absorber from solar cell spectral characteristics

Tivanov M., Patryn A.

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektroniki i Informatyki Politechniki Koszalińskiej

|

2014

|

Nr 6

69--76

EN

In this work we present simple non-destructive method for extracting of Cu(In,Ga)(S,Se)2-based solar cell parameters (space-charge region width and diffusion length of minority charge carriers in Cu(In,Ga)(S,Se)2 absorber) from the analysis of solar cell spectral characteristics. This method is based on one-dimensional model of a solar cell when the change of in-depth distribution of the photogenerated carriers and, hence, the change of its photoresponse with the variation of excitation wave-length in solar cell is taking into account. The following assumptions are accepted: the reflection of charge carriers from back contact and the «drawing» fields in the quasi-neutral area of the absorber layers are negligible; window and buffer layers are transparent in the analyzed of spectrum range; the injection level of minority charge carriers is low; the recombination losses at the metallurgical p-n-junction interface of the studied photosensitive structure are dependent linearly on the photocurrent density.

PL

W pracy przedstawiono prostą metodę nieniszczącego wyznaczenia parametrów (szerokość obszaru ładunku przestrzennego i długość drogi dyfuzji mniejszościowych nośników ładunku w absorberze) dla ogniw słonecznych na bazie Cu(In,Ga)(S, Se)2 z analizy charakterystyk widmowych ogniw słonecznych. Metoda opiera się na jednowymiarowym modelu ogniwa słonecznego, kiedy zmiana rozkładu generowanych optycznie nośników jest prostopadła do powierzchni i zmiana fotoodpowiedzi ze zmianą długości fali światła wzbudzającego jest brana pod uwagę. Przyjęto poniższe założenia: odbicie nośników ładunku od tylnego kontaktu oraz zmiana pola profilu w okolicy quasi-neutralne warstw absorbera są nieistotne; warstwy czołowa i buforowa są przezroczyste w analizowanym zakresie widmowym; poziom generacji mniejszościowych nośników ładunku jest niski; straty rekombinacyjne w bazowym n-p złączu badanej struktury są uzależnione światłoczułych liniowo od gęstości fotoprądu.

7

Optymalizacja warunków otrzymywania kropek kwantowych metodą SILAR

Trenczek-Zając A., Łącz A., Ziąbka M., Radecka M.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 1

49--54

PL

W celu otrzymania kropek kwantowych PbS i CdS zastosowano metodę adsorpcji kolejnych warstw jonów i reakcji (SILAR) z wykorzystaniem roztworów siarczku(II) sodu, azotanu(V) ołowiu(II) i siarczanu(VI) kadmu na bazie wody destylowanej lub metanolu. Zastosowano stężenia z zakresu 0,001-0,1 M oraz liczbę cykli osadzania zmieniającą się w granicach 5-15. Obecność poszczególnych pierwiastków w otrzymanych strukturach potwierdzona została analizą widma EDS. Na podstawie wyników XRD stwierdzono, że zarówno PbS jak i CdS krystalizują w układzie regularnym. Analiza zdjęć otrzymanych metodą SEM pozwoliła na określenie zależności pomiędzy parametrami procesu SILAR, takimi jak stężenie roztworów prekursorów, liczba cykli osadzania i rodzaj rozpuszczalnika, a rozmiarem nanostruktur PbS i CdS. W przypadku obu siarczków, zastosowanie roztworów wodnych prekursorów o stężeniu nie przekraczającym 0,01 M stwarza warunki do krystalizacji pojedynczych kropek kwantowych, których rozmiar rośnie wraz ze wzrostem stężenia. Analogiczne zależności obserwowane są w przypadku zwiększania liczby cykli, bez względu na rodzaj rozpuszczalnika. Stosowanie roztworów wodnych o większym stężeniu (≥ 0,1 M) prowadzi do częściowej aglomeracji. Zmiana rozpuszczalnika na metanol pozwala na zmniejszenie rozmiaru nanostruktur.

EN

In order to deposit quantum dots of PbS and CdS successive ionic layer adsorption and reaction, SILAR route was employed. Water- and methanol-based solutions of sodium sulfide(II), lead(II) nitrate and cadmium sulfate were used. A concentration of solutions varied from 0.001-0.1 M and a number of cycles changed from 5-15. The EDS analysis confirmed the presence of sulphur and lead or cadmium in the obtained structures. Based on the XRD results it was found that both PbS and CdS crystallizeed in the cubic structure. SEM images allowed us to determine the relationship between size of deposited QDs and SILAR parameters such as the solution concentration, the number of cycles and the solvent type. In the case of both sulphides, deposition from the water-based solutions of concentrations up to 0.01 M creates the conditions suitable for crystallization of individual QDs. Along with the increase in the solution concentration the size of QDs increases. Similar effects are observed in case of the increase in the number of cycles regardless of the solvent type. The usage of more concentrated solutions (≥ 0.1 M) leads to partial agglomeration. Changing the solvent to methanol leads to smaller nanostructures.