Science & Technology Development Journal: NATURAL SCIENCES

An official journal of University of Science, Viet Nam National University Ho Chi Minh City, Viet Nam

Skip to main content Skip to main navigation menu Skip to site footer

 Original Research

HTML

547

Total

164

Share
Preparation of rGO-Cu2S for quantum dot sensitized solar cells application and investigation of its properties






 Open Access  

Downloads

Download data is not yet available.

Abstract

This paper presents the results of fabrication of reduced graphene oxide - Cu2S cathode to replace the Pt, CuS, PbS and Cu2S cathode electrodes in an quantum dot sensitized solar cell. The rGO-Cu2S material was fabricated by hydrolysis and printed onto the surface of the FTO substrate with a proportional change in the mass of graphene oxide and Cu2S nano, and then the film was calcined at 350 oC. The electrode structure after calcination was analyzed by X-ray diffraction spectroscopy, the particle size was determined by transmission electron microscopy, and the surface morphology was determined by scanning electron microscopy, semiconductor type is determined by Mott-Schottky measurement and the redox ability of the electrode in the polysulfide electrolyte system is evaluated by electrochemical equipment. The results show that the performance of the rGO-Cu2S cathode is better than that of the Cu2S electrode, which has been proven through the C-V measurement. This is a very positive signal for the team to continue researching to fabricate quantum dot sensitized solar cells and determining photovoltaic efficiency in further studies.

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây vật liệu bán dẫn vô cơ ở kích thước nanomét như các chấm lượng tử (QDs) nổi lên như vật liệu có khả năng hấp thụ ánh sáng rất mạnh sinh ra điện tử ứng dụng trong pin mặt trời. Có nhiều QDs đã được ứng dụng trong pin mặt trời chấm lượng tử (Quantum dot sensitized solar cells, QDSSCs) như: CdS, CdSe, PbS, PbSe, InP 1 , 2 . Các QDs có nhiều ưu điểm hơn so với các phân tử chất màu do chúng ta có thể điều khiển năng lượng vùng cấm thông qua quá trình thay đổi kích thước hạt 3 , hệ số hấp thụ quang học cao hơn so với các phân tử chất màu 4 , sinh ra nhiều cặp exciton khi hấp thụ photon. Cho đến nay, các QDSSCs có hiệu suất chuyển đổi quang điện còn khá thấp so với QDSSCs chất màu nhạy quang (Dye sensitized solar cells, DSSCs) 5 , 6 , 7 , 8 , 9 .

Các công trình 9 , 10 , 11 có đặc điểm đáng lưu ý đều thực hiện trên đơn QDs CdS hoặc CdSe nên chỉ hấp thu ánh sáng mặt trời có giới hạn, không tận dụng hết vùng phổ khả kiến. Cụ thể bước sóng hấp thụ ở vật liệu khối của CdS khoảng 550 nm và của CdSe khoảng 705 nm. Trong khi đó nếu ở kích thước QDs, thì bước sóng hấp thụ của cả hai bé hơn nhiều so với các giá trị trên. Mặc dù sau đó có sử dụng tác nhân liên kết, tuy nhiên kết quả hiệu suất tăng lên không đáng kể. Vì vậy để cải tiến hiệu suất của QDSSCs thì vấn đề đặt ra là phải mở rộng đỉnh của phổ hấp thụ về sâu trong vùng ánh sáng khả kiến và hạn chế tái hợp cũng như dòng tối. Vấn đề mở rộng vùng phổ hấp thụ ánh sáng mặt trời bằng cách kết hợp cả hai loại QDs CdS/CdSe lại với nhau đã được nhiều nhóm nghiên cứu, hiệu suất thu được cao hơn nhiều so với QDSSCs sử dụng đơn QDs 12 , 13 , 14 , 15 .

Bên cạnh các nghiên cứu về điện cực quang anốt, các nhà khoa học còn tập trung vào cải tiến điện cực âm (counter electrode, CE) bởi vì CE rất quan trọng trong việc cải tiến hiệu suất của QDSSCs, nó nhận điện tử từ mạch ngoài hoàn lại hệ điện ly thông qua quá trình oxy hóa khử tại bề mặt của hệ điện ly và CE. Do đó, một cực âm cathode cần phải có độ xốp cao để diện tích tiếp xúc của CE với hệ điện ly lớn, độ dẫn điện lớn, hoạt tính điện hóa cao giúp cho các quá trình oxy hóa khử với hệ điện ly xãy ra nhanh hơn, ổn định hóa học và giá thành thấp 16 .

Trong những năm qua, các nhà khoa học đang nỗ lực tìm kiếm các CE để thay thế CE Pt truyền thống có thể đạt được các tính chất như đề cập ở trên. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các vật liệu kim loại sulfide như: Mo 2 S 17 , PbS 18 , NiS 19 , FeS 20 , CuS 21 , Cu 2 S 12 có đáp ứng được các tính chất như trên và có khả năng thay thế CE Pt. Trong nhóm vật liệu này, đồng sulfide (CuS, Cu 2 S) có năng lượng vùng cấm từ 1,1 – 1,4 eV, hoạt tính điện hóa cao và ổn định trong hệ điện ly sulfide thời gian ngắn nên được dùng để nghiên cứu nhiều hơn các vật liệu còn lại trong nhóm 22 , 23 , 24 . Để chế tạo các các CE, các màng mỏng của đồng (brass) có bề dày khoảng vài micromét được ngâm trong hệ dung dịch điện ly polysulfide để tạo nên lớp màng mỏng CuS hoặc Cu 2 S phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ và môi trường ngâm. Tuy nhiên, các brass đồng sẽ tiếp tục bị phân hủy khi ngâm trong hệ điện ly thời gian dài (màng CuS hoặc Cu 2 S sẽ dày lên) gây ra điện trở lớn trong màng, làm giảm hệ số lấp đầy và thế mạch hở nên hiệu suất của QDSSCs cũng bị giảm 22 , 23 , 24 .

Những năm gần đây các dạng carbon như: ống nano carbon, graphene, carbon dạng xốp... đã được quan tâm nghiên cứu nhằm tạo ra điện cực âm phù hợp nhằm tăng hiệu suất của QDSSCs 25 , 26 , 27 . rGO (reduced Graphene – Oxide) là ứng cử viên thay thế các điện cực âm truyền thống vì nó có diện tích bề mặt lớn, độ dẫn điện cao, giá thành sản xuất thấp và thân tiện với môi trường 28 . Hơn nữa, những khiếm khuyết bên trong tinh thể hoặc các nhóm chức có chứa oxy dạng –COOH hay –OH đóng vai trò quan trọng trong hoạt tính điện hóa của vật liệu này 29 , 30 . Mặt dù vậy, graphene có cấu trúc xếp lớp và giữa các lớp không có sự liên kết nào với nhau, nên kích thước của mỗi lớp thường rất mỏng cỡ nguyên tử. Vì thế, để có được điện cực âm graphene với độ dày đủ lớn thường thì chúng ta phải pha tạp vào graphene các vật liệu có tính điện hóa tốt khác như: CuS, Cu 2 S, MoS 2 ... 25 , 31 , 32 , 33 , 34 . Nhìn chung, sự kết hợp các vật liệu rGO và Cu 2 S có nhiều ưu thế hơn so với các vật liệu khác theo các công trình được liệt kê ở trên, nên rất thích hợp dùng làm catốt cho QDSSCs.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Vật liệu

Các vật liệu Graphene oxide (GO), Ethylene glycol, CuCl, Thioure, Polyvinylpyrrolidone (PVP), Ethanol, Polyethylene Glycol (PEG), đế FTO (Fluorine – doped tin oxide) được mua từ hãng Sigma của Đức.

Quá trình chế tạo

Lấy 12 mg bột graphene oxide (GO) hòa tan trong 8 ml ethanol, hỗn hợp gồm (20 ml ethylene glycol trộn với CuCl 0,1 M và thioure 0,1 M (cấu trúc CH 4 N 2 S)) và 0,5 gam PVP thu được hỗn hợp phức chất, hỗn hợp này được khuấy trong ở nhiệt độ phòng trong 30 phút thu được dung dịch màu xám. Hỗn hợp tiếp tục được đưa vào bình thủy nhiệt autoclave ở 180 o C trong 24 giờ thu được dung dịch màu xanh lá ( Figure 1 ). Sau đó để tự nhiên về nhiệt độ phòng và rửa lại với ethanol và nước cất. Sản phẩm được giữ 60 o C trong 12 giờ trong tủ sấy. Cuối cùng sản phẩm trên được trộn với 10 ml ethanol và 1,2 g PEG trong điều kiện khuấy ở nhiệt độ phòng để tạo thành paste. Sau đó paste được phủ lên đế dẫn FTO bằng phương pháp in lụa, được nung ở 350 o C trong 40 phút thu được điện cực cathode FTO/rGO-Cu 2 S.

Figure 1 . Quy trình tổng hợp vật liệu rGO-Cu 2

Figure 1 <sub>2</sub>

[Download figure]

Thiết bị phân tích vật liệu

Chúng tôi sử dụng kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao quét bề mặt vật liệu (FE-SEM) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) nhằm xác định hình thái bề mặt và kích thước hạt. Cấu trúc của vật liệu chế tạo được xác định thông qua nhiễu xạ tia X. Ngoài ra phổ tán sắc năng lượng còn được dùng để xác định các thành phần, nguyên tố và phần trăm các nguyên tố trong màng, kết hợp với XRD sẽ cho chúng ta bức tranh về cấu trúc vật liệu chế tạo. Hệ đo điện hóa (Electrochemical impedance spectroscopy, EIS) đa chức năng cho phép chúng tôi đo Mott-Schottky để xác định loại bán dẫn và nồng độ hạt tải trong màng, đo đường cong thế điện hóa tuần hoàn của điện cực cathode trong dung dịch polysulfide S 2- /S n 2- nhằm xác định khả năng hoạt động của điện cực âm.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Để phân tích hàm lượng các nguyên tố trong mẫu ta dựa vào kết quả phương pháp phổ tán sắc năng lượng tia X như Figure 2 . Trong đó, các đỉnh năng lượng đặc trưng cho nguyên tố C và O xuất hiện trên phổ EDX tương ứng 2,135 keV đối với nguyên tố cacbon và 1,593 keV đối với nguyên tố oxy. Ngoài ra còn có sự xuất hiện của các nguyên tố khác là Si từ đế thủy tinh dẫn, Au và Cu từ các điện cực đo đạc.

Figure 2 . Phổ tán sắc năng lượng EDX của mẫu GO dạng bột.

Figure 2 Phổ tán sắc năng lượng EDX của mẫu GO dạng bột.

[Download figure]

Tỉ lệ phần trăm các nguyên tố có trong mẫu được liệt kê trong Table 1 . Kết quả cho thấy mẫu GO gồm 2 nguyên tố chính là cacbon và oxy. Trong đó phần trăm khối lượng của cacbon là 4,67 % và của nguyên tố oxi là 1,18 %.

Table 1 Thành phần các nguyên tố có trong mẫu GO

Figure 3 . Phổ XRD của màng rGO-Cu 2 S trên đế dẫn FTO

Figure 3 S trên đế dẫn FTO

[Download figure]

Cấu trúc đặc trưng của vật liệu nano composite rGO/Cu 2 S được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt ở 180 o C trong 24 giờ được nghiên cứu thông qua phỗ nhiễu xạ tia X. Figure 3 là phổ XRD của vật liệu rGO/Cu 2 S ở dạng bột xuất hiện các đỉnh nhiễu xạ của Cu 2 S ở vị trí góc nhiễu xạ 27,2 o , 35,7 o , 48,1 o … tương ứng với các mặt phẳng có chỉ số Miller (100), (102), (110)… phù hợp với thẻ chuẩn 35 , và các đỉnh nhiễu xạ của CuS ở vị trí góc nhiễu xạ 33,4 o , 52,7 o … tương ứng với các mặt phẳng có chỉ số Miller (103), (108)… phù hợp với thẻ chuẩn JCPDS số 79-2321 và các đỉnh nhiễu xạ của rGO ở vị trí góc nhiễu xạ 22,8 o , 41,4 o … tương ứng với các mặt phẳng có chỉ số Miller (002), (001) 33 .

Figure 4 . Ảnh TEM của bột GO ở các thang đo khác nhau.

Figure 4 Ảnh TEM của bột GO ở các thang đo khác nhau.

[Download figure]

Hình thái của mẫu GO được đặc trưng bằng phương pháp TEM ( Figure 4 và Figure 5 ) được khảo sát ở các độ phân giải khác nhau. Kết quả TEM của mẫu GO dạng bột cho thấy GO có dạng hình cầu và hình đa diện, phân bố khá đồng đều, kích thước hạt từ 60-110 nm, trong đó kích thước hạt trung bình từ 80-90 nm chiếm số lượng lớn.

Figure 5 . a) Ảnh TEM mẫu bột GO 500 nm, b) Đồ thị thống kê phân bố kích thước hạt trung bình.

Figure 5 a) Ảnh TEM mẫu bột GO 500 nm, b) Đồ thị thống kê phân bố kích thước hạt trung bình.

[Download figure]

Figure 6 là ảnh FE-SEM của điện cực rGO-Cu 2 S, chúng ta dễ dàng thấy hai loại vật liệu, các đám lớn có bề rộng khoảng 2-3 µm, xen kẽ không gian giữa chúng là cát đám hạt nano Cu 2 S có kích thước trung bình khoảng 20 nm. Điều này cho thấy có thể các hạt nano Cu 2 S đã phân bố trong mạng graphene oxide trong suốt quá trình graphene oxide bị khử thành rGO. Sự liên kết này tạo điều kiện cho việc truyền dẫn điện tử kích thích từ các hạt nano Cu 2 S sang mạng lưới rGO, và giúp cho quá trình oxy hóa khử giữa bề mặt điện cực âm với hệ điện ly polysulfide được tăng cường do sự linh động của điện tử kích thích trong mạng lưới rGO.

Figure 6 . Ảnh FE-SEM của màng rGO-Cu 2 S, a) 500 nm, b) 2 µm, c) 5 µm của điện cực với 18mg – GO.

Figure 6 S, a) 500 nm, b) 2 µm, c) 5 µm của điện cực với 18mg – GO.

[Download figure]

Figure 7 . Đồ thị Mott – Schottky đã được fit

Figure 7 Đồ thị Mott – Schottky đã được fit

[Download figure]

Figure 8 . Kết quả đo đường cong C-V điện cực âm (a) Cu 2 S và (b) rGO-Cu 2 S

Figure 8 S

[Download figure]

Mott – Schottky là một phương pháp xác định nồng độ hạt tải và loại bán dẫn của vật liệu chế tạo được, và được đo bằng hệ điện hóa 36 , 37 . Sau khi đo Mott – Schottky xong, chúng tôi sử dụng phần mềm EC-Lab để fit và tìm loại bán dẫn và nồng độ hạt tải tương ứng với diện tích của màng chế tạo (0,196 cm 2 ).

Công thức xác định nồng độ hạt tải N của màng theo phương trình 1:

Trong đó C sc là điện dung của màng, ɛ là hằng số điện môi và ɛ o là hằng số điện, E là giá trị thế hiệu dụng đo được của điện cực, E fb được xác định khi đường tiếp tuyến với đồ thị cắt với trục hoành khi (C=0), k là hằng số Boltzmann, e là điện tích nguyên tố và T là nhiệt độ môi trường.

Từ kết quả fit thu được từ Figure 7 , nhiệt độ môi trường 25 o C, diện tích của điện cực chế tạo là 0,196 cm 2 , E fb là -1,752 V, tần số 10,015 kHz, thu được nồng độ hạt tải N= 0,466.10 24 cm -3 tương ứng với bán dẫn loại n. Giá trị nồng độ hạt tải lớn tạo điều kiện cho các quá trình điện hóa ở bề mặt của điện cực cathode với hệ điện ly polysulfide được tốt hơn.

Từ các kết quả phân tích cấu trúc ở trên, chúng tôi nhận thấy rằng vật liệu Cu 2 S đã được liên kết lên mạng của vật liệu rGO và kết tinh trên màng FTO. Để xác định hoạt động điện hóa của điện cực cathode, hóa trình oxy hóa – khử với hệ điện ly polysulfide 38 , chúng tôi thực hiện quét thế tuần hoàn điện hóa để thu được dòng và thế tương ứng của điện cực ( Figure 8 ). Cả hai điện cực hoạt động trong dung dịch của hệ điện ly polysulfide được trình bày ở Figure 8 a và Figure 8 b. Trong phổ C-V, đỉnh dương là quá trình oxy hóa của ion S 2- sang S n 2- , đỉnh âm ứng với quá trình khử của ion S n 2- sang S 2- 39 , 40 . Chất lượng của điện cực được đánh giá qua độ lớn của đỉnh C-V, đỉnh càng cao thì khả năng hoạt động trao đổi điện tử của điện cực với hệ điện ly là lớn, giảm được các quá trình thất thoát điện tử ở bề mặt điện cực 41 , 42 . Nhận thấy đỉnh của quá trình oxy hóa của điện cực Cu 2 S khoảng 0,8 mA và của rGO-Cu 2 S khoảng 24 mA tăng 30 lần so với điện cực Cu 2 S. Kết quả này có thể khẳng định rằng tính chất điện hóa của điện cực rGO-Cu 2 S ưu việt hơn so với điện cực Cu 2 S. Trong nghiên cứu trước của nhóm Tung và cộng sự đã chế tạo thành công điện cực cathode Cu 2 S đạt hiệu suất chuyển đổi quang điện 3,77 %, cao hơn rất nhiều lần các điện cực cathode khác như Pt, PbS... 43 .

KẾT LUẬN

Điện cực âm rGO-Cu 2 S đã được chế tạo thành công bằng phương pháp thủy nhiệt và kĩ thuật in lụa trên nền đế dẫn FTO, diện tích hoạt động là 0,196 cm 2 . Hình thái học của màng được xác định bằng TEM và FE-SEM với bề mặt rGO rất xốp, đường kính của các lớp khoảng 2-3 µm, các hạt nano Cu 2 S có kích thước trung bình khoảng 20 nm được liên kết trên mạng lưới rGO. Cấu trúc của điện cực được xác định bằng phổ nhiễu xạ tia X, và EDX. Bên cạnh đó, chúng tôi sử dụng hệ điện hóa để đo Mott-Schottky xác định điện cực rGO-Cu 2 S loại n, với nồng độ hạt tải N= 0,466.10 24 cm -3 . Khả năng hoạt động của điện cực âm rGO-Cu 2 S với đỉnh của mật độ dòng trong đường cong C-V bằng 24 mA, tăng 30 lần so với điện cực Cu 2 S. Kết quả này cho thấy khả năng vượt trội của điện cực và sẽ được nhóm tiếp tục nghiên cứu để chế tạo pin mặt trời chấm lượng tử và xác định hiệu suất quang điện trong các nhiên cứu tiếp theo.

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi đề tài mã số B2020.SPD.03.

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

FTO: Flourine-Tin-Oxide

QDs: Chấm lượng tử

TEM: Hiển vi điện tử truyền qua

FE-SEM: Hiển vi điện tử quét phân giải cao

EDX: Phổ tán xạ năng lượng tia X

XRD: Nhiễu xạ tia X

C-V: Quét thế dòng tuần hoàn

GO: Graphene oxide

rGO: Graphene oxide bị khử

QDSSCs: Pin mặt trời chấm lượng tử

DSSCs: Pin mặt trời chất màu nhạy quang

PVP: Polyvinylpyrrolidone

PEG: Polyethylene Glycol

EIS: Máy đo tổng trở điện hóa

XUNG ĐỘT LỢI ÍCH

Nhóm tác giả xin cam đoan rằng không có bất kỳ xung đột lợi ích nào trong công bố bài báo.

ĐÓNG GÓP CỦA TÁC GIẢ

Nguyễn Thị Phương Thu lập kế hoạch và tiến hành các thí nghiệm; Bùi Văn Thắng xử lí và phân tích các kết quả thực nghiệm, cải tiến bản thảo; Hà Thanh Tùng lập kế hoạch và hướng dẫn các thí nghiệm, xử lí và phân tích các kết quả thực nghiệm, viết bản thảo.

References

  1. Zaban A, Mićić OI, Gregg BA, Nozik AJ. Photosensitization of nanoporous TiO2 electrodes with inP quantum dots. Langmuir. 1998;14(12):3153-6. . ;:. Google Scholar
  2. Yu P, Zhu K, Norman AG, Ferrere S, Frank AJ, Nozik AJ. Nanocrystalline TiO2 solar cells sensitized with inAs quantum dots. J Phys Chem B. 2006;110(50):25451-4. . ;:. PubMed Google Scholar
  3. Yu WW, Wang YA, Peng XJCoM. Formation and stability of size-, shape-, and structure-controlled CdTe nanocrystals: ligand effects on monomers and nanocrystals. Chem Mater. 2003;15(22):4300-8. . ;:. Google Scholar
  4. Beard, MCCCJ. o.P.C.L. Mult Exciton Gener Semicond Quantum Dots. 2011;2(11):1282-8. . ;:. PubMed Google Scholar
  5. Fang J, Wu J, Lu X, Shen Y, Lu Z. Sensitization of nanocrystalline TiO2 electrode with quantum sized CdSe and ZnTCPc molecules. Chemical Physics Letters. 1997;270(1-2):145-51. . ;:. Google Scholar
  6. Lee W, Kwak W, Min SK, Lee J, Chae W, Sung Y, et al. Spectral broadening in quantum dots-sensitized photoelectrochemical solar cells based on CdSe and Mg-doped CdSe nanocrystals. Electrochemistry Communications. 2008;10(11):1699-702. . ;:. Google Scholar
  7. Liu D, PVVVJ, Kamat oPC. Photoelectrochemical behavior of thin cadmium selenide and coupled titania/cadmium selenide semiconductor films. J Phys Chem. 1993;97(41):10769-73. . ;:. Google Scholar
  8. Peter LM, Riley DJ, Tull EJ, Wijayantha KG. Photosensitization of nanocrystalline TiO2 by self-assembled layers of CdS quantum dots. Chem Commun (Camb). 2002;10(10):1030-1. . ;:. PubMed Google Scholar
  9. Vogel R, Pohl K, Weller HJCPL. Sensitization of highly porous, polycrystalline TiO2 electrodes by quantum sized CdS. Chemical Physics Letters. 1990;174(3-4):241-6. . ;:. Google Scholar
  10. Mora-Seró I, Giménez S, Moehl T, Fabregat-Santiago F, Lana-Villareal T, Gómez R, et al. Factors determining the photovoltaic performance of a CdSe quantum dot sensitized solar cell: the role of the linker molecule and of the counter electrode. Nanotechnology. 2008;19(42):424007. . ;:. PubMed Google Scholar
  11. Shen Y-J, Lee Y-LJN. Assembly of CdS quantum dots onto mesoscopic TiO2 films for quantum dot-sensitized solar cell applications. Nanotechnology. 2008;19(4):045602. . ;:. PubMed Google Scholar
  12. Lee YL, Lo Y. Highly efficient quantum‐dot‐sensitized solar cell based on co‐sensitization of CdS/CdSe. Adv Funct Mater. 2009;19(4):604-9. . ;:. Google Scholar
  13. Zhang Q, Zhang Y, Huang S, Huang X, Luo Y, Meng Q, et al. Application of carbon counterelectrode on CdS quantum dot-sensitized solar cells (QDSSCs). Electrochemistry Communications. 2010;12(2):327-30. . ;:. Google Scholar
  14. Sudhagar P, et al. The performance of coupled (CdS: CdSe) quantum dot-sensitized TiO2 nanofibrous solar cells. 2009;11(11):2220-4. . ;:. Google Scholar
  15. Yu Z, Zhang Q, Qin D, Luo Y, Li D, Shen Q, et al. Highly efficient quasi-solid-state quantum-dot-sensitized solar cell based on hydrogel electrolytes. Electrochemistry Communications. 2010;12(12):1776-9. . ;:. Google Scholar
  16. Wang S, Tian JJRa. Recent Adv Counter Electrodes Quantum Dot-Sensitized Sol Cells. 2016;6(93):90082-99. . ;:. Google Scholar
  17. Kamaja CK, Devarapalli RR, Dave Y, Debgupta J, Shelke MV. Synthesis of novel Cu2S nanohusks as high performance counter electrode for CdS/CdSe sensitized solar cell. Journal of Power Sources. 2016;315:277-83. . ;:. Google Scholar
  18. Tachan Z, Shalom M, Hod I, Rühle S, Tirosh S, Zaban A. PbS as a highly catalytic counter electrode for polysulfide-based quantum dot solar cells. J Phys Chem C. 2011;115(13):6162-6. . ;:. Google Scholar
  19. Kim H-J, Kim D, Rao SS, Savariraj AD, Soo-Kyoung K, Son M, et al. Highly efficient solution processed nanorice structured NiS counter electrode for quantum dot sensitized solar cells. Electrochimica Acta. 2014;127:427-32. . ;:. Google Scholar
  20. Chen H, et al. Effic Iron Sulfide Counter Electrode Quantum Dots-Sensitized Sol Cells. 2014;245:406-10. . ;:. Google Scholar
  21. Raj CJ, et al. Surf Reinf Platinum Counter Electrode Quantum Dots Sensitized Sol Cells. 2013;103:231-6. . ;:. Google Scholar
  22. Selopal GS, Zhao H, Tong X, Benetti D, Navarro-Pardo F, Zhou Y, et al. Highly stable colloidal 'giant' quantum dots sensitized solar cells. Adv Funct Mater. 2017;27(30):1701468. doi: 10.1002/adfm.201701468. . ;:. Google Scholar
  23. Jiao S, Shen Q, Mora-Seró I, Wang J, Pan Z, Zhao K, et al. Band engineering in core/shell ZnTe/CdSe for photovoltage and efficiency enhancement in exciplex quantum dot sensitized solar cells. ACS Nano. 2015;9(1):908-15. . ;:. PubMed Google Scholar
  24. Kim JY, Yang J, Yu JH, Baek W, Lee CH, Son HJ, et al. Highly efficient copper-indium-selenide quantum dot solar cells: suppression of carrier recombination by controlled ZnS overlayers. ACS Nano. 2015;9(11):11286-95. . ;:. PubMed Google Scholar
  25. Youn DH, Seol M, Kim JY, Jang JW, Choi Y, Yong K, et al. TiN nanoparticles on CNT-graphene hybrid support as noble‐metal‐free counter electrode for quantum‐dot‐sensitized solar cells. ChemSusChem. 2013;6(2):261-7. . ;:. PubMed Google Scholar
  26. Dao V-D, Choi Y, Yong K, Larina LL, Choi H. Graphene-based nanohybrid materials as the counter electrode for highly efficient quantum-dot-sensitized solar cells. Carbon. 2015;84:383-9. . ;:. Google Scholar
  27. Youn DH, Bae G, Han S, Kim JY, Jang J, Park H, et al. A highly efficient transition metal nitride-based electrocatalyst for oxygen reduction reaction: TiN on a CNT-graphene hybrid support. J Mater Chem A. 2013;1(27):8007-15. . ;:. Google Scholar
  28. Geim A, Novoselov K. Nanoscience and technology: A collection of reviews from nature journals Rodgers P, editor. Singapore: World Scientific Publishing; 2010. . ;:. Google Scholar
  29. Roy-Mayhew JD, Bozym DJ, Punckt C, Aksay IA. Functionalized graphene as a catalytic counter electrode in dye-sensitized solar cells. ACS Nano. 2010;4(10):6203-11. . ;:. PubMed Google Scholar
  30. Li Y, Zhou W, Wang H, Xie L, Liang Y, Wei F, et al. An oxygen reduction electrocatalyst based on carbon nanotube-graphene complexes. Nat Nanotechnol. 2012;7(6):394-400. . ;:. PubMed Google Scholar
  31. Radich EJ, Dwyer R, PVVVJ, Kamat oPCL. Cu2S reduced graphene oxide composite for high-efficiency quantum dot solar cells. Overcoming the redox limitations of S2−/Sn2- at the counter electrode. 2011;2(19):2453-60. . ;:. PubMed Google Scholar
  32. Lin JY, Chan CY, Chou SW. Electrophoretic deposition of transparent MoS2-graphene nanosheet composite films as counter electrodes in dye-sensitized solar cells. Chem Commun (Camb). 2013;49(14):1440-2. . ;:. PubMed Google Scholar
  33. Yuan B, Gao Q, Zhang X, Duan L, Chen L, Mao Z, et al. Reduced graphene oxide (RGO)/Cu2S composite as catalytic counter electrode for quantum dot-sensitized solar cells. Electrochimica Acta. 2018;277:50-8. . ;:. Google Scholar
  34. Akman E, Altintas Y, Gulen M, Yilmaz M, Mutlugun E, Sonmezoglu S. Improving performance and stability in quantum dot-sensitized solar cell through single layer graphene/Cu2S nanocomposite counter electrode. Renewable Energy. 2020;145:2192-200. . ;:. Google Scholar
  35. Ha TT, Huynh TD, Quang LV. The CdS/CdSe/ZnS photoanode Cosensitized solar cells Basedon Pt, CuS, Cu2S, and PbS counter electrodes. Adv Optoelectron. 2014;2014:1-9. . ;:. Google Scholar
  36. Champness CH. Diffusion length variation in photovoltaic cells with Bridgman-grown CuInSe2 substrates. Thin Solid Films. 2007;515(15):6200-3. . ;:. Google Scholar
  37. Jarosz G. On doubts about Mott-Schottky plot of organic planar heterojunction in photovoltaic cell. Journal of Non-Crystalline Solids. 2008;354(35-39):4338-40. . ;:. Google Scholar
  38. Semonin OE, Luther JM, Choi S, Chen HY, Gao J, Nozik AJ, et al. Peak external photocurrent quantum efficiency exceeding 100% via MEG in a quantum dot solar cell. Science. 2011;334(6062):1530-3. . ;:. PubMed Google Scholar
  39. Veerappan G, Kwon W, Rhee S-WJJoPS. Carbon-nanofiber counter electrodes for quasi-solid state dye-sensitized solar cells. Journal of Power Sources. 2011;196(24):10798-805. . ;:. Google Scholar
  40. Hwang I, Yong KJC. Counter Electrodes Quantum‐Dot‐Sensitized Sol Cells. 2015;2(5):634-53. . ;:. Google Scholar
  41. Zhang JB, Zhao FY, Tang GS, Lin Y. Influence of highly efficient PbS counter electrode on photovoltaic performance of CdSe quantum dots-sensitized solar cells. J Solid State Electrochem. 2013;17(11):2909-15. doi: 10.1007/s10008-013-2210-4. . ;:. Google Scholar
  42. Guo W, et al. Carbon fiber/Co 9 S 8 nanotube arrays hybrid structures for flexible quantum dot-sensitized solar cells. 2014;6(7):3656-63. . ;:. PubMed Google Scholar
  43. Phuong HN, Van Man T, Tung HT, Jun HK, Van Thang B, Vinh LQ. Effect of precursors on Cu2S counter electrode on the quantum dot sensitized solar cell performance. J Korean Phys Soc. 2022;80(12):1133-42. . ;:. Google Scholar


Author's Affiliation
Article Details

Issue: Vol 6 No 3 (2022)
Page No.: 2271-2280
Published: Sep 30, 2022
Section: Original Research
DOI: https://doi.org/10.32508/stdjns.v6i3.1195

 Copyright Info

Creative Commons License

Copyright: The Authors. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License CC-BY 4.0., which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

 How to Cite
Nguyen, P., Bui, T., & Tung, H. (2022). Preparation of rGO-Cu2S for quantum dot sensitized solar cells application and investigation of its properties. Science & Technology Development Journal: Natural Sciences, 6(3), 2271-2280. https://doi.org/https://doi.org/10.32508/stdjns.v6i3.1195


 Download Citation
 Cited by

Article level Metrics by Paperbuzz/Impactstory
Article level Metrics by Altmetrics

 Article Statistics
HTML = 547 times
PDF   = 164 times
XML   = 0 times
Total   = 164 times