Published July 1, 2023
| Version v1
Publication
Enhancing the absorption figure of merit on solution-based CuO thin films by Ni doping
- 1. Vietnam National University, Hanoi
Description
We evaluated an absorbance effectiveness on the solar spectrum using an absorption figure of merit (a-FOM) for the conducting thin films. In particular, Ni-doped and un-doped CuO thin films were deposited by a facile and sustainable solution-processed synthesis, whose Ni doping concentration was varied to be 0.2, 0.6, 1, 2, 3, 4 wt%. We observed a change of smooth surface to an appearance of nanoparticles by Ni doping, which supported to form of a plasmonic mechanism for improving the light capture and retention. The absorption of long wavelengths was improved and extended to the near-infrared range. That is, the bandgap energy decreased from 2.10 to 1.88 eV with Ni doping. Also, we found that the absorption length decreased from 99.93 nm to 63.80 nm as the Ni doping increased. In addition, the CuO-based film with 4 wt% Ni doping showed a maximal value of a-FOM as high as 30.88 Ω−1cm−1, corresponding to a resistance of 2.07 MΩ/sq and an absorption length of 63.80 nm. Our finding suggested that Ni-doped CuO thin films can be considered as an excellent selection of absorbent conductive oxide layers for application in optoelectronic devices and solar cell systems.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
قمنا بتقييم فعالية الامتصاص على الطيف الشمسي باستخدام رقم امتصاص الجدارة (a - FOM) لإجراء الأغشية الرقيقة. على وجه الخصوص، تم ترسيب الأغشية الرقيقة CuO المخدرة وغير المخدرة بواسطة تخليق سهل ومستدام معالج بالحلول، والذي تفاوت تركيزه من منشطات Ni ليكون 0.2، 0.6، 1، 2، 3، 4 ٪ بالوزن. لاحظنا تغيرًا في السطح الأملس إلى مظهر الجسيمات النانوية بواسطة منشطات Ni، والتي دعمت تشكيل آلية بلازمونية لتحسين التقاط الضوء والاحتفاظ به. تم تحسين امتصاص الأطوال الموجية الطويلة وتمديدها إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة. أي أن طاقة فجوة النطاق انخفضت من 2.10 إلى 1.88 فولت مع منشطات Ni. كما وجدنا أن طول الامتصاص انخفض من 99.93 نانومتر إلى 63.80 نانومتر مع زيادة منشطات Ni. بالإضافة إلى ذلك، أظهر الفيلم القائم على CuO مع 4 ٪ بالوزن من منشطات Ni قيمة قصوى لـ A - FOM تصل إلى 30.88 Ω−1 سم−1، المقابلة لمقاومة 2.07 MΩ/sq وطول امتصاص 63.80 نانومتر. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن الأغشية الرقيقة CuO المخدرة بـ Ni يمكن اعتبارها مجموعة ممتازة من طبقات الأكسيد الموصلة الماصة للتطبيق في الأجهزة الإلكترونية الضوئية وأنظمة الخلايا الشمسية.Translated Description (French)
Nous avons évalué une efficacité d'absorbance sur le spectre solaire en utilisant un facteur de mérite d'absorption (a-FOM) pour les couches minces conductrices. En particulier, des films minces de CuO dopés au Ni et non dopés ont été déposés par une synthèse facile et durable traitée en solution, dont la concentration de dopage au Ni variait à 0,2, 0,6, 1, 2, 3, 4 % en poids. Nous avons observé un changement de surface lisse vers une apparence de nanoparticules par dopage au Ni, ce qui a favorisé la formation d'un mécanisme plasmonique pour améliorer la capture et la rétention de la lumière. L'absorption des grandes longueurs d'onde a été améliorée et étendue au proche infrarouge. C'est-à-dire que l'énergie de la bande interdite a diminué de 2,10 à 1,88 eV avec le dopage Ni. De plus, nous avons constaté que la longueur d'absorption diminuait de 99,93 nm à 63,80 nm à mesure que le dopage au Ni augmentait. En outre, le film à base de CuO avec 4 % en poids de dopage Ni a montré une valeur maximale de a-FOM aussi élevée que 30,88 Ω−1 cm−1, correspondant à une résistance de 2,07 MΩ/sq et une longueur d'absorption de 63,80 nm. Nos résultats suggèrent que les couches minces de CuO dopées au Ni peuvent être considérées comme une excellente sélection de couches d'oxyde conductrices absorbantes pour une application dans les dispositifs optoélectroniques et les systèmes de cellules solaires.Translated Description (Spanish)
Evaluamos una efectividad de absorbancia en el espectro solar utilizando una cifra de mérito de absorción (a-FOM) para las películas delgadas conductoras. En particular, las películas delgadas de CuO dopadas y no dopadas con Ni se depositaron mediante una síntesis procesada en solución fácil y sostenible, cuya concentración de dopaje de Ni se varió para ser 0.2, 0.6, 1, 2, 3, 4% en peso. Observamos un cambio de superficie lisa a una apariencia de nanopartículas por dopaje de Ni, que apoyó la formación de un mecanismo plasmónico para mejorar la captura y retención de la luz. La absorción de longitudes de onda largas se mejoró y se extendió al rango del infrarrojo cercano. Es decir, la energía de banda prohibida disminuyó de 2,10 a 1,88 eV con dopaje de Ni. Además, encontramos que la longitud de absorción disminuyó de 99.93 nm a 63.80 nm a medida que aumentaba el dopaje de Ni. Además, la película basada en CuO con 4% enpeso de dopaje de Ni mostró un valor máximo de a-FOM tan alto como 30.88 Ω−1cm−1, correspondiente a una resistencia de 2.07 MΩ/sq y una longitud de absorción de 63.80 nm. Nuestro hallazgo sugirió que las películas delgadas de CuO dopadas con Ni pueden considerarse como una excelente selección de capas de óxido conductor absorbentes para su aplicación en dispositivos optoelectrónicos y sistemas de células solares.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تعزيز رقم الاستيعاب للجدارة على الأغشية الرقيقة CuO القائمة على الحلول بواسطة Ni doping
- Translated title (French)
- Amélioration du facteur de mérite d'absorption sur les couches minces de CuO à base de solution par dopage au Ni
- Translated title (Spanish)
- Mejora de la cifra de absorción de mérito en películas delgadas de CuO basadas en solución mediante dopaje con Ni
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4383497622
- DOI
- 10.1016/j.omx.2023.100246
References
- https://openalex.org/W1193430128
- https://openalex.org/W1966339432
- https://openalex.org/W1978269022
- https://openalex.org/W1980468347
- https://openalex.org/W1987701953
- https://openalex.org/W1987880468
- https://openalex.org/W1991174417
- https://openalex.org/W2000665904
- https://openalex.org/W2001997365
- https://openalex.org/W2003157103
- https://openalex.org/W2009420355
- https://openalex.org/W2017562464
- https://openalex.org/W2035179683
- https://openalex.org/W2050024711
- https://openalex.org/W2055702923
- https://openalex.org/W2069281978
- https://openalex.org/W2095358815
- https://openalex.org/W2103951332
- https://openalex.org/W2115074398
- https://openalex.org/W2142270535
- https://openalex.org/W2171294051
- https://openalex.org/W2289028151
- https://openalex.org/W2344444772
- https://openalex.org/W259861847
- https://openalex.org/W2614066745
- https://openalex.org/W2772917764
- https://openalex.org/W2791142075
- https://openalex.org/W2912426774
- https://openalex.org/W2964359614
- https://openalex.org/W2969541520
- https://openalex.org/W2972784656
- https://openalex.org/W2990776867
- https://openalex.org/W3014018719
- https://openalex.org/W3016914427
- https://openalex.org/W3089742980
- https://openalex.org/W3090907136