Quantum dot size dependent J-V characteristics in heterojunction ZnO/PbS quantum dot solar cells.

نویسندگان

  • Jianbo Gao
  • Joseph M Luther
  • Octavi E Semonin
  • Randy J Ellingson
  • Arthur J Nozik
  • Matthew C Beard
چکیده

The current-voltage (J-V) characteristics of ZnO/PbS quantum dot (QD) solar cells show a QD size-dependent behavior resulting from a Schottky junction that forms at the back metal electrode opposing the desirable diode formed between the ZnO and PbS QD layers. We study a QD size-dependent roll-over effect that refers to the saturation of photocurrent in forward bias and crossover effect which occurs when the light and dark J-V curves intersect. We model the J-V characteristics with a main diode formed between the n-type ZnO nanocrystal (NC) layer and p-type PbS QD layer in series with a leaky Schottky-diode formed between PbS QD layer and metal contact. We show how the characteristics of the two diodes depend on QD size, metal work function, and PbS QD layer thickness, and we discuss how the presence of the back diode complicates finding an optimal layer thickness. Finally, we present Kelvin probe measurements to determine the Fermi level of the QD layers and discuss band alignment, Fermi-level pinning, and the V(oc) within these devices.

برای دانلود متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

ثبت نام

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

Effect of PbS Film Thickness on the Performance of Colloidal Quantum Dot Solar Cells

Colloidal quantum dots offer broad tuning of semiconductor band structure via the quantum size effect. In this paper, we present a detailed investigation on the influence of the thickness of colloidal lead sulfide (PbS) nanocrystals (active layer) to the photovoltaic performance of colloidal quantum dot solar cells. The PbS nanocrystals (QDs) were synthesized in a non-coordinating solvent, 1-oc...

متن کامل

Introducing nanostructure patterns for performance enhancement in PbS colloidal quantum dot solar cells

With attention to the thin film structure of colloidal quantum dot solar cells, in this paper in order to improvement of active layer absorption of them, we have proposed the use of nanostructure pattern for enhancement of their performance. For this purpose we have presented suitable nano hemisphare patterns in colloidal quantum dot solar cells for light trapping in absorption layer. Then with...

متن کامل

ZnO nanowire arrays for enhanced photocurrent in PbS quantum dot solar cells.

Vertical arrays of ZnO nanowires can decouple light absorption from carrier collection in PbS quantum dot solar cells and increase power conversion efficiencies by 35%. The resulting ordered bulk heterojunction devices achieve short-circuit current densities in excess of 20 mA cm(-2) and efficiencies of up to 4.9%.

متن کامل

Restricted charge recombination process in PbS quantum dot sensitized solar cells by different coating cycles of ZnS films

The relatively low power conversion efficiency (PCE) of quantum dot sensitized solar cells (QDSSCs) is attributed to charge recombination at the interfaces. Charge recombination process could be suppressed by coating the QD layer with a wide band gap semiconductor such as ZnS, which acts as a blocking layer between the QDs and hole transport material (HTM). In present study, to improve PCE of P...

متن کامل

بررسی عوامل افزایش بازده در سلول خورشیدی ناهمجنس با نقاط کوانتومی

ضخامت لایۀ­ نقاط کوانتومی و نیمه­رسانای شفاف با شکاف بزرگ، میزان ناخالصی لایۀ نقاط کوانتومیو نوع فلز آند از جمله عوامل تأثیرگذار بر بازدهِ سلول­های خورشیدی نقطۀ کوانتومی ناهمجنس (HQDSC) می­باشند. در این مقاله با استفاده از نرم­افزار کامسول نسخه 4/5، ابتدا سلولی شامل یک لایه از نقاط کوانتومی سولفید سرب (PbS) پوشیده از لیگاندهای کوتاه و یک لایه نیمه­رسانای اکسید روی (ZnO) و آندی از جنس طلا شبیه­سا...

متن کامل

ذخیره در منابع من


  با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

برای دانلود متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

ثبت نام

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

عنوان ژورنال:
  • Nano letters

دوره 11 3  شماره 

صفحات  -

تاریخ انتشار 2011