Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM

II-O-1.9
CHẾ TẠO CHẤM LƯỢNG TỬ CHÌ SULFIDE (PBS), ỨNG DỤNG VÀO ĐIỆN CỰC ANODE
QUANG TRONG PIN MẶT TRỜI CHẤM LƯỢNG TỬ NHẠY QUANG (QDSSCS)
Nguyễn Nguyên Thiên Phú, Huỳnh Chí Cường, Lâm Quang Vinh
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQG - HCM
Email:
TÓM TẮT
Trong bài nghiên cứu này, chấm lượng tử Chì Sulfide (PbS) được chế tạo bằng phương pháp
Coloidal: Dung dịch Chì axetat và TheoUreA trong dung môi Methanol kết hợp với nhau tạo thành hợp
phức (Pb-S), cho thêm chất bao PolyVynylpropidone (PVP) để giới hạn kích thước của chấm lượng tử
PbS. Ứng dụng vào chế tạo điện cực anode quang trong pin mặt trời chấm lượng tử nhằm nâng cao
hiệu suất của pin.
Từ khóa: chấm lượng tử , PbS
GIỚI THIỆU
Chấm lượng tử là các tinh thể nano bán dẫn, có kích thước trung gian giữa phân tử, nguyên tử và vật liệu
khối, gồm 100:1000 phân tử, nguyên tử; trong cấu trúc có sự giam hãm cả 3 chiều trong không gian, các mức
năng lượng gần giống như các mức năng lượng của nguyên tử vì vậy chấm lượng tử còn được gọi là “nguyên tử
nhân tạo”. Chấm lượng tử được chế tạo bằng nhiều phương pháp. Trong đó, phương pháp hóa ướt ( cụ thể kỹ
thuật Coloidal là phương pháp cho các tinh thể nano chất lượng tốt nhất).
Chì Sulfide PbS là vật liệu bán dẫn phân lớp IV-VI với độ rộng vùng cấm hẹp (0.41eV), bán kính Borh
Exition lớn (18nm) cho thấy một hiệu ứng giam hãm lượng tử mạnh trong vùng hồng ngoại gần. Ngoài ra, PbS
có khối lượng của các điện tử và lỗ trống nhỏ (0.75m0 và 0.8m0) tạo điều kiện cho việc định hướng các điện tích
trong màng chấm lượng tử để tăng tính linh động của hạt tải và độ dẫn. Với những đặc trưng trên, chấm lượng
tử PbS thu hút rất nhiều trong công nghệ vật liệu và quang học đặc biệt là trong chế tạo pin mặt trời chấm lượng
tử nhạy quang.
THÍ NGHIỆM
Hóa chất
Chì acetate trihidrat (Pb(CH3COO)2.3H2O, 99%), ThioUreA (SC(NH)2)99%), Polyvinylpyrrolidone (PVP),
Methanol, keo TiO2 thương mại (Dyelsol, DSL18NR-T).


Chế tạo điện cực anode quang TiO2/PbS

ISBN: 978-604-82-1375-6

22


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
Màng TiO2 được ngâm trong dunng dịch chấm lượng tử PbS 10 giờ, sau đó màng được lấy ra sấy khô
100oC trong 10 phút. Màng TiO2 tiếp tục được lấy ra rửa sơ qua nước cất, sấy khô ở 100oC trong 10 phút. Ta
hoàn thành điện cực anode quang TiO2/PbS.
o

Chế tạo điện cực cathode

Kính FTO với kích thước như anode (1.3 x 1.6 cm) được khoan 2 lỗ nhỏ 1 mm, xử lý sạch như đối với
anode nhưng không xử lý TiCl4. Sau đó, cathode được quét một lớp Pt thương mại (Platinum Dyesol, Úc) và
nung ở 450oC trong 30 phút.
o

Ráp pin

Điện cực anode và cathode sau khi hoàn thành được ghép với nhau, giữa hai điện cực là một lơp nhựa dẻo
Surlyn.Pin được ép nhiệt bằng máy ép nhiệt chân không ở nhiệt độ 180oC – 200oC , lớp surlyn nóng chảy dính
chặt hai điện cực với nhau. Bơm chất điện ly polysulfide vào pin thông qua hai lỗ khoan, dán kín lỗ khoan, quét
chỉ bạc vào hai vị trí tiếp xúc trên anode và cathode để tăng khả năng dẫn dòng điện.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Khảo sát dung dịch chấm lương tử PbS


PbS có hình thành trên màng TiO2 hay không, để chắc chắn chúng tôi chụp phổ nhiễu xạ tia X để xác định
cấu trúc tinh thể của màng.

Hình 6. Giãn đồ XRD của màng TiO2/PbS

ISBN: 978-604-82-1375-6

24


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
Giãn đồ nhiễu xạ tia X xuất hiện các đỉnh nhiễu xạ ở các vị trí 2𝜃 = 26.570, 29.700, 51.640, 62.080 tương
ứng với các mặt mạng (111), (200), (311), (400) của PbS , điều này đã khẳng đinh được rằng PbS đã hấp thu
được lên màng TiO2
Khảo sát pin mặt trời chấm lượng tử PbS
Pin mặt trời sau khi chế tạo xong sẽ được đánh giá tính năng bằng đặc trưng dòng thế I – V đo bằng hệ
máy Keithley (Keithey model 2400 digital source meter, USA) kết hợp với hệ mô phỏng ánh sáng mặt trời Oriel
Sol1A của Mĩ. Cường độ sang được điều khiển bằng pin chuẩn (Photodiode) đã được chuẩn hóa. Đo đặc trưng I
– V trên hệ hai điện cực, điện cực làm việc được nối với anode của pin, điện cực đối được nối với cathode của
pin. Số liệu đường I – V được xử lý bằng phần mềm IV2400.

Hình 7. Đặc trưng I-V của pin TiO2/PbS
Bảng 1. Các thông số của QDSSCs TiO2/PbS
Điện cực
1TiO2/PbS

Jsc
(mA/cm2)
1.0206


ABSTRACT
In this research, Lead sulfide (PbS) quantum dot was synthesized by Coloidal method: separate
solutions of PbAc and TU in methanol were prepared. These solutions were mixed to produce
a PbAc–TU complex and then added Polyvinylpyrrolidone (PVP) to limit the size of PbS QDs. Apply
to the optical anode in quantum dot sensitised solar cell to improve efficiency of cell.
Key word: quantum dot, PbS
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Lê Văn Nghiêm, “Phủ màng Chì sulfite (PbS) trên nền kính thủy tinh dẫn điện băng phương pháp điện
hóa và ứng dụng làm Cathode cho pin mặt trời chấm lượng tử (QDSC)”,Luận văn thạc sĩ, Đại học Khoa
học tự nhiên – ĐHQG Tp.HCM, 2013.

ISBN: 978-604-82-1375-6

25


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
[2].
[3].

[4].

[5].

[6].
[7].
[8].

Nguyễn Quốc Khánh, “Chế tạo và khảo sát tính chất quang của vật liệu tổ hợp nano CdSe/PMMA”,
Luận văn thạc sĩ, Đại học Công nghệ - ĐHQG Hà Nội, 2012.