WS2 нанобөлшектерінің перовскитті күн элементтеріндегі зарядтарды инжекциялау мен тасымалдаудағы рөлі

1.

Академик Е.А. Бөкетов атындағы
Қарағанды университеті КЕАҚ
Физика-техникалық факультеті
Радиофизика және электроника кафедрасы
WS2 нанобөлшектерінің перовскитті күн элементтеріндегі
зарядтарды инжекциялау мен тасымалдаудағы рөлі.
Абеуов Досмухаммед Рашитулы
7М07108 – «Нанотехнология және
наноматериалдар» білім беру бағдарламасы
Ғылыми жетекші: профессор А.К. Аймуханов
Қарағанды, 2025

2. Жұмыстың өзектілігі

Қазіргі уақытта тұрақты және экологиялық таза энергетикалық болашаққа көшу
ажырамас қажеттілікке айналуда. Өсіп келе жатқан халық саны мен кеңейіп келе
жатқан экономика энергияны тұтынудың артуына, ал қазба отындарын пайдалану
экологияның бұзылуына әкеледі. Осыған байланысты баламалы энергия көздерін
әзірлеу және энергия тиімділігін жақсарту қазіргі заманғы энергетика үшін басым
міндеттерге айналуда.
Тұрақты энергиямен жабдықтауды қамтамасыз етудегі негізгі бағыттардың бірі күн
энергетикасын дамыту болып табылады. Күн энергиясы электр энергиясын өндіру
және қоғамның қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін пайдаланылуы мүмкін шексіз
2

3.

Мақсаты мен
міндеттері
• Диссертациялық жұмыстың мақсаты- WS2
нанобөлшектерінің перовскитті күн элементтеріндегі
зарядтарды инжекциялау мен тасымалдаудағы рөлін
зерттеу.
• Мақсатқа сәйкес мынадай міндеттер қойылды:
• - күн элементінің құрылымындағы қабықшаларды
синтездеу;
• - синтезделген қабықшалардың морфологиялық және
оптикалық параметрлерін зерттеу;
• - перовскитті күн ұяшығын жинау;
• - ұяшықтың кедергі сипаттамаларын өлшеу;
• - күн элементтерінің ВАС параметрлерін өлшеу.
3

4. Зерттеу объектісі

а)
б)
Сурет 1. Перовскитті күн ұяшығы
а) жиналған күн ұяшығы, б) күн ұяшығының құрылымдық
сызбасы
4

5.

2 сурет. WS2 өтпелі металл дихалькогенидтерінің
нанобөлшектерін алу
3 сурет. PEDOT:PSS
кемтік тасымалдау
қабатының бетінің
морфологиясы
5

6.

a)
b)
c)
Сурет 4. a) Нанобөлшектердің СЭМ кескіні, b) Сіңіру
спектрі (кірістіруде WS2 нанобөлшектердің изопропанол
ерітіндісінде таралу диаграммасы),
6

7.

a
Ra= 0.84 nm
0.84 nm
CNPR
=a
0=
mol/l
PEDOT:PSS
d
Ra= 1.13 nm
CNP= 3.73•10-12 mol/l
PEDOT:PSS/WS2NP (6%)
b
Ra= 0.92 nm
CNP= 1.24•10-12 mol/l
c
Ra= 1.02 nm
CNP= 2.49•10-12 mol/l
PEDOT:PSS/WS2NP (2%)
PEDOT:PSS/WS2NP (4%)
e
f
Ra= 1.38 nm
CNP= 4.97•10-12 mol/l
PEDOT:PSS/WS2NP (8%)
Ra= 1.64 nm
CNP= 6.22•10-12 mol/l
PEDOT:PSS/WS2NP (10%)
5-сурет. PEDOT:PSS қабықшасының және
нанобөлшектердің әртүрлі концентрациясы бар
PEDOT:PSS/ WS2NP нанокомпозиттік
7

8.

a
b
Topography
Phase Image
PEDOT:PSS/WS2NP (6%)
PEDOT:PSS/WS2NP (6%)
6 – сурет.
PEDOT:PSS:WS2 (6%)
және PEDOT:PSS:WS2
(10%) үлгілерінің
топографиясы және
фазалық контрасты.
d
c
Topography
PEDOT:PSS/WS2NP (10%)
Phase Image
PEDOT:PSS/WS2NP (10%)
a-PEDOT:PSS:WS2
(6%) үлгісінің
топографиясы; bPEDOT:PSS:WS2 (6%)
үлгісінің фазалық
контрасты; cPEDOT:PSS:WS2 (10%)
8

9.

b
a
Сurrent distribution
Topography
PEDOT:PSS/WS2NP (6%)
PEDOT:PSS/WS2NP (6%)
210
c
Current (pA)
200
Current (pA)
7-сурет. PEDOT:
PSS:WS2 (6%) үлгісінің
ағымдағы
сипаттамалары.
100
d
180
150
120
90
60
0
0
1
2
Plane (mm)
3
-4
-2
0
2
4
6
а-топография; бтоктың таралуы; втоктың қимасы, гжергілікті ВАС
Bias V(V)
Сurrent cross-section
Local VAC
PEDOT:PSS/WS2NP (6%)
PEDOT:PSS/WS2NP (6%)
8

10.

8-сурет. Таза
перовскиттің,
PEDOT:PSS/Perovskite
, PEDOT:PSS/ WS2
NP/Perovskite
қабықшаларының
АКМ суреттері
9

11.

0.30
Absorbanse(A.U.)
0.25
9-сурет.
PEDOT:PSS:WS2
нанокомпозиттік
қабықшалардың
сіңіру спектрлері
PEDOT:PSS
PEDOT:PSS/WS2NP (2%)
PEDOT:PSS/WS2NP (4%)
PEDOT:PSS/WS2NP (6%)
PEDOT:PSS/WS2NP (8%)
PEDOT:PSS/WS2NP (10%)
236.7
0.20
0.15
0.10
281.4
0.05
0
250
300
350
400
450
Wavelenght(nm)
1

12.

30000
20000
ImZ (Ohm)
25000
ImZ (Ohm)
100
PEDOT:PSS
PEDOT:PSS/WS2NP (2%)
PEDOT:PSS/WS2NP (4%)
PEDOT:PSS/WS2NP (6%)
PEDOT:PSS/WS2NP (8%)
PEDOT:PSS/WS2NP (10%)
80
60
40
20
0
15000
0
20 40 60 80 100
ReZ (Ohm)
10000
5000
0
0
10000
20000
30000
40000
50000
ReZ (Ohm)
10 сурет. WS2 нанобөлшектерінің PEDOT:PSS
қабықшасының импеданс спектрлеріне әсері
1

13.

1-кесте. WS2 нанобөлшектерінің PEDOT:PSS
қабықшасының
электр
тасымалдау
сипаттамаларына әсері
Үлгілер
PEDOT:PSS
PEDOT:PSS/WS2NP
(2%)
PEDOT:PSS/WS2NP
(4%)
PEDOT:PSS/WS2NP
(6%)
PEDOT:PSS/WS2NP
(8%)
Rh,
Rext,
C,
τD,
μ,
Ом
71,92
Ом
15014
10-6Ф
1,84
с
0,028
(см2·В-1·с-1)
1,52·10-9
61,51
7322
3,36
0,025
1,71·10-9
59,33
5490
4,12
0,023
1,86·10-9
45,30
3210
6,56
0,021
2,03·10-9
69,55
25856
1,03
0,027
1,58·10-9
1

14.

3
-4.7
-5.2
0,2
-4.2
-5.5
-6
-7
0
0,0
Ag
-3.9
BCP
-5
-3.9
PC61BM
6
-3.5
Perovskite
-4
PEDOT:PSS/ WS2NP
9
PEDOT:PSS/WS2NP (6%)
PEDOT:PSS/WS2NP (10%)
PEDOT:PSS
-3
FTO
12
Energy, eV
Current density (mAcm-2)
15
0,4
0,6
Voltage (V)
-5.9
-7.0
0,8
11-сурет.
FTO/PEDOT:PSS/WS2NP/MAI:PbCl2/PC71BM/BCP/Ag
құрылымды күн ұяшығының энергия деңгейінің
1,0
1

15.

2–кесте. Перовскитті күн
ұяшықтарының Вольт-Ампер
сипаттамалары
Jsc,
Jmax,
η,
Uoc,
Umax,
Үлгілер
FF
(мА/см2 (мА/см
%
2
)
)
(В)
(В)
12,9±0,0 11,5±0,0
0,77±0, 0,76±0,0 8.86±0,0
0,9±0,01
5
PEDOT:PSS
5
5
01
1
PEDOT:PSS/WS2N 14.7±0,0 13.2±0,0
0,78±0, 0,78±0,0 10,3±0,0
0,9±0,01
5
P (6%)
5
5
01
1
PEDOT:PSS/WS2N 13,6±0,0 12,9±0,0
0,73±0, 0,77±0,0 9,42±0,0
0,9±0,01
5
P (10%)
5
5
01
1
1

16. Қорытыңды

Жүргізілген зерттеулер негізінде мынадай нәтижелер алынды:
1.
Spin-coating әдісімен PEDOT:PSS қабықшалары синтезделді.
2.
WS2 нанобөлшектері лазерлік абляция әдісімен синтезделді. ZetaSizer және СЭМ
микроскопия нәтижелеріне сәйкес нанобөлшектердің диаметрі 45 нм-ден аспады.
3.
PEDOT:PSS қабықшаларының жұтылу спектрлері өлшенді.
4.
PEDOT:PSS/ WS2 қабықшаларының концентрацияға тәуелді морфологиялық кескіндері
алынды. Ең оңтайлы кабықша 6% концентрациядағы қабықша екені анықталды.
5.
Синтезделген Перовскит қабықшаларының морфологиялық кескіндері алынды.
PEDOT:PSS және PEDOT:PSS/ WS2 қабықшаларына перовскит қабықшасы жағылғындағы
морфологияның динамикалық өзгерісінің кескіні алынды.
6.
WS2 нанобөлшектерінің PEDOT:PSS қабықшасының импеданс спектрлеріне әсері
зерттелініп, ең төменгі кедергі мәні 6% концентрациядағы нанобөлшегі бар ұяшық екені
анықталды.
7.
FTO/PEDOT:PSS/WS2NP/MAI:PbCl2/PC71BM/BCP/Ag құрылымды күн ұяшығының
энергия деңгейінің диаграммасы және Вольт-Ампер сипаттамалары зерттелінді. 6%
1

17.

Назарларыңызға
рахмет!