Solution-processed flexible broadband ZnO photodetector modified by Ag nanoparticles

In this work, we present flexible broadband photodetectors (PDs) fabricated by a deposition of nanostructured zinc oxide (ZnO) films on polyimide (PI) substrates by using cheap and scalable aqueous method Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR). In order to increase the long-wavelength absorption of the nanostructured ZnO layer, we created its intrinsic defects, including oxygen vacancies by post-treatment at 300 °C in vacuum and thus the light-sensitive material ZnO/PI was obtained. Then we applied silver nanoparticles (Ag NPs) from a silver sol onto a nanostructured ZnO film, which were visualized using SEM in the form of spheres up to 100 nm in size that increased the photocurrent and figures of merit of thus obtained light-sensitive material ZnO_Ag/PI due to localized surface plasmon resonance and double Schottky barriers at the Ag-ZnO interface. To fabricate photodetectors based on a photoconductive effect, these ZnO/PI and ZnO_Ag/PI materials were equipped with ohmic aluminum contacts. The spectral responsivity (Rλ up to 275 A/W to UV light) of solution-processed flexible broadband photodetector based on ZnO_Ag/PI material at different wavelengths of light and light power densities is better than Rλ of the ZnO/PI photodetector, and at least an order of magnitude higher than Rλ of photodetectors based on nanostructured zinc oxide described in recent articles. The external quantum efficiency (EQE) of both PDs in this study in UV–Vis-NIR spectra is very high in the range from 1∙102 to 9∙104 % and is better or of the same order of magnitude as the EQE data of modern flexible broadband high-sensitivity PDs based on nanostructured heterostructures containing ZnO. The specific detectivity in UV–Vis-NIR spectra is large for ZnO/PI (from 3.5∙1010 to 1∙1012 Jones) and especially for ZnO_Ag/PI (from 1.6∙1011 to 8.6∙1013 Jones), which indicates the ability of the PDs based on light-sensitive materials ZnO/PI and ZnO_Ag/PI to recognize a very weak light signal

Гнучкі тонкі плівки для сонячних елементів на сульфіді кадмію

For the purpose of creation of the economic, suitable for large-scale application technology of formation of a layer of wide-scale "window", for thin-film photo-electric converters on the basis of sulfide and telluride of cadmium the pilot studies of temperature effect of a deposition of the films of sulfide of cadmium received by method of magnetron dispersion on a direct current on their optical properties and crystalline structure were conducted. By method of a two-channel optical spectroscopy it is established that a deposition of films of sulfide of cadmium at a temperature of 160 °C allows to form layers with a width of forbidden region of 1,41 eV that approaches value, characteristic of monocrystals, and the density of the photon flux passing through a cadmium sulfide layer in a spectral interval of a photosensitivity of telluride of cadmium at the level of 37,0 W·nm·cm².З метою створення економічної, придатної для широкомасштабного застосування технології формування шару широкозонного "вікна" для тонкоплівкових фотоелектричних перетворювачів на основі сульфіду та телуриду кадмію були проведені експериментальні дослідження впливу температури осадження плівок сульфіду кадмію, отриманих методом магнетронного розпилення на постійному струмі, на їх оптичні властивості і кристалічну структуру. Методом двоканальної оптичної спектроскопії встановлено, що осадження плівок сульфіду кадмію при температурі 160 °С дозволяє формувати шари з шириною забороненої зони 1,41 еВ, що наближається до значення, характерного для монокристалів, і густиною потоку фотонів, що проходять через шар сульфіду кадмію в спектральному інтервалі фоточутливості телуриду кадмію, на рівні 37,0 Вт·нм·см²

Structure, optical, electrical and thermoelectric properties of solution-processed Li-doped NiO films grown by SILAR

The article presents a new facial synthesis of Li-doped NiO films (NiO:Li) via an easy and cost-effective method Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) with the processing of the obtained NiO films in a lithium-containing aqueous solution for their transformation after annealing into NiO:Li layers. Comparative analysis of crystal structure, optical, electrical and thermoelectric properties of the obtained NiO and NiO:Li 420-1050 nm thick films have reveiled a cubic rock-salt NiO structure, at that, NiO:Li samples are nanocrystalline single phased Li-NiO solid solutions. The fabricated NiO and NiO:Li films are p-type semiconductors with activation energy Ea = 0.1 eV and Ea = 0.25‒0.31 eV, respectively. The obtained in-plane Seebeck coefficients Z are in the range 0.20–0.33 mV/К. Notwithstanding the fact that the maximum values of the thermoelectric power factors P=2.2 μW/K2·m, are rather small, they were achieved if the hot end of the NiO:Li film was heated only to 115 °C. Thus, the produced in this work new low cost thermoelectric thin film material is suitable for a production of electrical energy for low-power devices due to absorption of low-potential heat

Development of Back and Front Contacts for CdTe Layer in Tandem Flexible Photoelectric Converters on Basis of CdTe/CuInSe2

By the method of nonreactive high-frequency magnetron sputtering on Upilex polyimide films, transparent and conductive layers of ITO were obtained. These layers, after high-temperature annealing, at temperatures typical for the solar cell formation, had a resistance of 11 ohm/□ and a transmittance of up to 72%. The use of such an ITO layer with the addition of a 100 nm thick layer of undoped zinc oxide, as the front contact, and Cu/ITO composition, as the back contact, made it possible to obtain a flexible solar cell polyimide/ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO with an efficiency of 10.4%. With a thickness of the base layer of cadmium telluride 2.5 μm, the average transmittance of the SC in the 850-1100 nm wavelength range is 46.8%. The developed design of a flexible solar cell based on cadmium telluride due to the use of a transparent back contact with a comb metal electrode is easily interfaced with existing designs of flexible solar cells based on copper and indium diselenide, which allow the formation of flexible tandem photoelectric converters CdTe/CuInSe2

Виготовлені імпульсним електроосадженням і вкриті наночастинками Ag наноструктуровані масиви ZnO для ультрафіолетових фотосенсорів

Nanostructured one-dimensional (1-D) ZnO arrays fabricated via pulsed electrodeposition and coated with Ag nanoparticles are researched with the aim of their using in the ultraviolet (UV) photosensors. The results of the crystal structure investigations showed that the pulsed electrodeposited zinc oxide arrays are polycrystalline in nature and matching with hexagonal wurtzite modification of ZnO. To enhance its UV photosensitivity, the silver nanoparticles (AgNPs) with different shape and an average size of 60 nm, as well as 300-500 nm long Ag nanorods with ~30 nm diameter, are precipitated mainly on the (002), (101) and (100) ZnO planes. Study of electrical properties and electronic parameters of the 1-D ZnO and Ag/ZnO nanocomposites using a current-voltage and capacity-voltage characteristics identified the important role of the high double Schottky barriers at the ZnO intergrain boundaries for the creation of great UV photo-sensitivity. It is proved that through monitoring the amount of AgNPs on the ZnO surface the electrical properties and electronic parameters of the Ag/ZnO nanocomposites, and consequently, the output parameters of the UV photosensors can be controlled.Досліджені наноструктуровані одновимірні (1-D) масиви ZnO, виготовлені імпульсним електроосадженням і вкриті наночастинками Ag, з метою їх використання в ультрафіолетових (УФ) фотосенсорах. Результати дослідження кристалічної структури показали, що масиви оксиду цинку, електроосадженні в імпульсному режимі, полікристалічні і відповідають ZnO гексагональної модифікації вюрцит. Для збільшення УФ фоточутливості були осаджені як срібні наночастинки (AgНЧ) різної форми і розміром в середньому 60 нм, так і нанострижні Ag довжиною 300-500 нм і діаметром ~30 нм переважно на площинах ZnO (002), (101) та (100). Вивчення електричних властивостей і електронних параметрів (1-D) ZnO і нанокомпозитів Ag/ZnO, з використанням вольт-амперних і вольт-фарадних характеристик, дозволило визначити важливу роль високих подвійних бар'єрів Шоттки на міжзеренних межах ZnO для створення високої УФ фоточутливості. Доказано, що шляхом регулювання кількості AgНЧ на поверхні ZnO можна контролювати електричні властивості і електронні параметри наноко-мпозитів Ag/ZnO і, відповідно, вихідні параметри УФ фотосенсорів