•  
  •  
 

Abstract

A solar cell is a device that absorbs light energy to generate electrical energy. A typical example of a solar cell is the quantum dot solar cell (QDSC), which consists of three main components: (i) fluorophore: the component that absorbs light and generates excited state electrons and holes, (ii) photoelectrode: the component that transports the excited state electron and prevents recombination of excited state electrons and holes, and (iii) electrolyte: the component that re-plenishes the vacancy left by the excited electron in the hole. Despite the increasing number of research in the QDSC field, to date, a device with significant photovoltaic efficiency has not been developed. In this study, the mechanism of electron transport in a zinc oxide (ZnO) photoelectrode was investigated. Two ZnO layers were fabricated using thermal evaporation method at different vacuum pressures (5 × 10-4 and 5 × 10-5 Torr). Two solar cells were fabricated using ZnO as photoelectrode, lead sulphide as fluorophore, and a mixture of carboxymethyl cellulose and polyvinyl alcohol as electrolyte. The cell which utilized the ZnO fabricated under 5 × 10-5 Torr showed the highest efficiency ( = 0.98%), with fill factor = 22.07%, short circuit current = 2.85 mA/m2, and open circuit voltage = 80.719 mV.

Bahasa Abstract

Kajian Tentang Bola-Bola Nano ZnO Yang Dibuat Melalui Penguapan Termal untuk Penerapan Sel Surya. Suatu sel surya merupakan suatu alat yang menyerap energi cahaya untuk membangkitkan energi listrik. Contoh yang khas dari suatu sel surya adalah sel surya titik kuantum (quantum dot solar cell (QDSC)), yang terdiri atas tiga komponen utama: (i) fluorofor (zat pendar fluor): komponen yang menyerap cahaya dan membangkitkan elektron dan rongga dalam keadaan tereksitasi, (ii) fotoelektroda (elktroda cahaya): komponen yang mengangkut elektron-elektron dalam keadaan tereksitasi dan mencegah penggabungan kembali elektron-elektron tereksitasi dengan rongga-rongga, and (iii) elektrolit: komponen yang mengisi kembali tempat kosong yang ditinggalkan oleh elektron yang tereksitasi di dalam rongga tadi. Sekalipun jumlah riset di bidang QDSC terus bertambah, hingga kini, belum dikembangkan suatu alat dengan efisiensi fotovoltaik yang signifikan. Di dalam kajian ini, diteliti mekanisme pengangkutan elektron di dalam suatu fotoelektroda zink oksida (ZnO). Dua lapisan ZnO dibuat dengan menggunakan metode penguapan panas pada tekanan vakum yang berbeda (5 × 10-4 dan 5 × 10-5 Torr). Dua buah sel surya dibuat dengan menggunakan ZnO sebagai fotoelektroda, timbal sulfida sebagai fluorofor, dan suatu campuran karboksimetil selulosa dan polivinil alkohol sebagai elektrolit. Sel yang menggunakan ZnO yang dibuat pada tekanan 5 × 10-5 Torr menunjukkan efisiensi tertinggi (ƞ = 0,98%), dengan faktor pengisi = 22,07%, arus hubungan pendek = 2,85 mA/m2, dan tegangan sirkuit terbuka = 80,719 mV.

References

  1. D.R. Baker, P.V. Kamat, Adv. Funct. Mater. 19 (2009) 805.
  2. J. Tian, G. Cao, J. Phys. Chem. Lett. 6 (2015) 1859
  3. M. Wang, C. Huang, Y. Cao, Q. Yu, Z. Deng, Y. Liu, J. Liang, J. Phys. D 42 (2009) 155104.
  4. R.A. Ze'ev, M. Gharghi, A. Niv, C. Gladden, X. Zhang, Sol. Energ. Mater. Sol. Cells. 99 (2012) 308.
  5. X. Lan, O. Voznyy, A. Kiani, F.P. García de Arquer, S.A. Abbas, G.H. Kim, M. Yuan, Adv. Mater. 28 (2016) 299.
  6. M. Liu, F.P.G. de Arquer, Y. Li, X. Lan, G.H. Kim, O. Voznyy, J.Y. Kim, Adv. Mater. 28 (2016) 4142.
  7. C.H.M. Chuang, P.R. Brown, V. Bulović, M.G. Bawendi, Nat. Mater. 13 (2014) 796.
  8. U. Özgür, Y.I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M.A. Resh-chikov, S. Doğan, H. Morkoç, J. Appl. Phys. 98 (2005) 11.
  9. S. Baruah, J. Dutta, Sci. Technol. Adv. Mater. 10 (2009) 013001.
  10. A. Zaier, A. Meftah, A.Y. Jaber, A.A. Abdelaziz, M.S. Aida, JKSUS. 27 (2015) 356.
  11. A. Chrissanthopoulos, S. Baskoutas, N. Bouropou-los, V. Dracopoulos, P. Poulopoulos, S.N. Yan-nopoulos, Photonics Nanostrut. 9 (2011) 132.
  12. G.J. Fodjouong, Y. Feng, M. Sangare, X. Huang, Mat. Sci. Semicon. Proc. 16 (2013) 652.
  13. D. Yuvaraj, K.N. Rao, Vacuum. 82 (2008) 1274.
  14. L. Feng, A. Liu, M. Liu, Y. Ma, J. Wei, B. Man, Mater. Charact. 61 (2010) 128.
  15. T. Nguyen, N.T. Tuan, N.D. Cuong, N.D.T. Kien, P.T. Huy, V.H. Nguyen, D.H. Nguyen, J. Lumin. 156 (2014) 199.
  16. R.K. Jamal, M.A. Hameed, K.A. Adem, Mater. Lett. 132 (2014) 31.
  17. R. Mohamed, M.H. Mamat, A.S. Ismail, M.F. Ma-lek, A.S. Zoolfakar, Z. Khusaimi, M. Rusop, J. Ma-ter. Sci. Mater. Electron. 28 (2017) 16292.
  18. Y.L. Lee, Y.S. Lo, Adv. Funct. Mater. 19 (2009) 604.
  19. J.C. Hsiao, C.H. Chen, H.J. Yang, C.L. Wu, C.M. Fan, C.F. Huang, J.C. Hwang, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 44 (2013) 758.
  20. H.J. Jeon, S.G. Lee, H. Kim, J.S. Park, Appl. Surf. Sci. 301 (2014) 358.
  21. J. Ju, Y. Yamagata, T. Higuchi, Adv. Mater. 21 (2009) 4343.
  22. A.P. Rambu, N. Iftimie, Bull. Mater. Sci. 37 (2014) 441.
  23. Y. YU, K. Zhang, S. Sun, Appl Surf. Sci. 258 (2012) 7181.
  24. K.S. Babu, A.R. Reddy, C. Sujatha, K.V. Reddy, A.N. Mallika, J. Adv. Ceram. 2 (2013) 260.
  25. D.B. Barber, C.R. Pollock, L.L. Beecroft, C.K. Ober, Opt. Lett. 22 (1997) 1247.
  26. S.K. Muzakir, Malaysia University Conference Engineering Technology 2014, Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Malaysia, 2014.
  27. K.S. Rathore, Deepika, D. Patidar, N.S. Saxena, K. Sharma, AIP Conf. Proc. 1249 (2010) 145.
  28. S. Sönmezoğlu, R. Taş, S. Akın, M. Can, Appl. Phys. Lett. 101 (2012) 253301.

Download

Share

COinS
 
 

To view the content in your browser, please download Adobe Reader or, alternately,
you may Download the file to your hard drive.

NOTE: The latest versions of Adobe Reader do not support viewing PDF files within Firefox on Mac OS and if you are using a modern (Intel) Mac, there is no official plugin for viewing PDF files within the browser window.