Новый подход к систематическому исследованию синтеза зеленой тонкой пленки CdS с помощью красителя Salvia

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 12521 (2022) Цитировать эту статью

1536 Доступов

6 цитат

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В этом исследовании мы стремились расширить знания о механизмах реакции, связанных с образованием тонких пленок CdS. Тонкая пленка CdS остается наиболее привлекательной альтернативой для многих исследователей, поскольку она является эффективным буферным материалом для создания эффектов в поликристаллических солнечных элементах на основе пленки (CdTe, CIGSe, CZTS). Метод линкер-ассистированного и химического осаждения в ванне (LA-CBD), который сочетает в себе метод линкер-ассистированного (LA) и метод химического осаждения в ванне (CBD) для формирования высококачественной тонкой пленки CdS, был представлен как эффективный и новый метод гибридной сенсибилизации. . Пленки CdS связывались с натронной известью с помощью электростатических сил, что приводило к образованию промежуточных комплексов [Cd(NH3)4]2+, способствующих столкновению этих комплексов с натронной известью. Краситель шалфея и в качестве линкерной молекулы 3-меркаптопропионовая кислота (МПА) использовались в одностадийной технологии изготовления. Оптические результаты показали, что ширина запрещенной зоны изменяется в диапазоне (2,50–2,17) эВ. Морфологические свойства показали однородное распределение частиц асферической формы в пленках красителя CdS + МПА + Сальвия. Этот метод существенно повлиял на электрические характеристики пленок CdS после процесса отжига. Пленки красителя CdS + Ag + MPA + Salvia показали максимальную концентрацию носителей и минимальное удельное сопротивление, составившее 5,64 × 10 18 см–3 и 0,83 Ом см соответственно.

Переход от вычислительных подходов к экспериментальным методам реальных катализаторов по-прежнему остается проблемой. Наночастицы металлов в растворе из-за их высокой дисперсности склонны к самопроизвольной агломерации и коагуляции и поэтому должны быть стабилизированы1. В последнее время возникла серьезная обеспокоенность по поводу потенциального негативного воздействия наноматериалов на эко-окружающую среду из-за более широкого их использования2. С тех пор продолжающееся влияние наноматериалов на окружающую среду в настоящее время недостаточно исследовано и обсуждено, включая способы наилучшего подтверждения этого эффекта3. Наночастицы можно производить экологически чистым способом и использовать для различных антибактериальных и противораковых целей4. В процессе приготовления наночастиц используются природные соединения для уменьшения содержания солей металлов, и не применяются никакие другие восстановители или стабилизаторы. Созданные наночастицы обладают превосходными биологическими характеристиками5. Фиераску и др. синтезировали наночастицы золота из экстракта Salvia officinalis (SO)6. В то время как (Карел Сенал, 2019) оценивал влияние различных концентраций НЧ Ag на проросшие растения кукурузы, используя зеленый подход (с использованием экстракта шалфея) в сравнении с ионами Ag(I) (Zea mays)7. Salvia officinalis L. (шалфей обыкновенный) — ароматный многолетний вечнозеленый полукустарник, произрастающий в Средиземноморском регионе, Юго-Восточной Африке, Центральной и Южной Америке, рис. 1.

Шалфей лекарственный L.8

Хотя способность некоторых видов шалфея к биосинтезу соединений представляет интерес для пищевой и фармацевтической промышленности, практически все исследования в литературе, насколько нам известно, ограничиваются несколькими статьями по использованию в качестве блокирующего агента при синтезе наночастиц. Кроме того, в литературе не приводится никакой информации о сравнении его производительности. Некоторые более ранние отчеты показали, что пленки CdS и HgCdTe являются полупроводниками II-VI групп и имеют большой потенциал для фотодетектирования9,10. Более конкретно, полупроводниковые молекулы, такие как тонкая пленка CdS, благодаря этому рассматриваются как многообещающий буферный слой, который может использоваться в качестве традиционных партнеров гетероперехода n-типа в существующих и новых тонкопленочных фотоэлектрических устройствах благодаря их прямому воздействию. запрещенный переход (Eg ~ 2,4 эВ), прозрачность, проводимость n-типа и прямой запрещенный переход с высоким сродством к электрону (4,2 эВ)11. Хотя он считается токсичным материалом, его количество, которое мы использовали при изготовлении солнечных элементов в качестве буферного слоя, составляет около 100 нм, что очень мало. В дополнение к этому, для дальнейшего улучшения свойств тонких пленок CdS мы воспользовались преимуществами КТ и стремились стабилизировать поверхности тонких пленок нанокристаллов CdS с помощью соответствующих органических молекул, называемых покрывающими агентами. Их можно использовать во время синтеза и связывать с поверхностями частиц, тем самым уменьшая рост частиц и предотвращая агрегацию. Не забывая, как этот синтез может повлиять на устойчивую окружающую среду. В более раннем исследовании Коваленко и соавт. отметили, что когда они использовали поверхностные лиганды молекулярных халькогенидов металлов вблизи КТ, они могли сохранять зависящие от размера свойства оптического поглощения молекул, в то время как подвижность электронов значительно улучшалась12. Ю и др. предложили метод химического осаждения в ванне с линкером (LACBD) in-situ для изготовления фотостабильных CdSe/CdS QD-сенсибилизированных поверхностей TiO2 с использованием бифункционального модификатора, то есть тиогликолевой кислоты (TGA)13. КТ, синтезированные с использованием этого метода, были меньше по размеру и имели узкое распределение размеров по сравнению с традиционным методом CBD из-за стабилизирующего характера ТГА. До настоящего времени тиолы считались лучшими лигандами, которые помогали контролировать рост и зарождение полупроводниковых нанокристаллов II–VI14. Из различных лигандов на основе тиола обычно используют лиганды с меркаптогруппой и одной карбоксильной группой, связанной с алкильной цепью. 3-Меркаптопропионовая кислота (МПА) представляет собой органическую молекулу с двумя функциональными группами. Координация между одной или обеими этими функциональными группами и поверхностями наночастиц дает два преимущества, а именно: (1) пассивацию оборванных связей на поверхности наночастиц; и (2) Защита наночастиц и предотвращение их притяжения друг друга, что ингибирует агрегацию. МПА является популярным лигандом, поскольку его использование приводит к низкой плотности состояния средней зоны, что позволяет собирать носители заряда на большие расстояния за пределами их области истощения15.