サルビア色素による緑色合成CdS薄膜の新たな系統的研究アプローチ

Scientific Reports volume 12、記事番号: 12521 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究では、CdS 薄膜の形成に関連する応答メカニズムに関する知識を増やすことを目的としました。 CdS 薄膜は、フィルムベースの多結晶太陽電池 (CdTe、CIGSe、CZTS) で有効な緩衝材として機能するため、多くの研究者にとって依然として最も魅力的な代替品です。 高品質の CdS 薄膜を形成するためのリンカー支援 (LA) 技術と化学浴堆積 (CBD) 法を組み合わせたリンカー支援および化学浴堆積 (LA-CBD) 技術は、効率的で新しいハイブリッド増感技術として紹介されました。 。 CdS フィルムは静電力の助けを借りてソーダ石灰に結合し、中間錯体 [Cd (NH3)4]2+ が形成され、これらの錯体とソーダ石灰スライドとの衝突が促進されました。 ワンステップ製造技術では、サルビア色素とリンカー分子として 3-メルカプトプロピオン酸 (MPA) が使用されました。 光学的結果は、バンドギャップが (2.50 ～ 2.17) eV の範囲で変化することを示しました。 形態学的特性は、CdS + MPA + サルビア色素フィルム内で非球形の粒子が均一に分布していることを示しました。 この技術は、アニーリングプロセス後の CdS 膜の電気的特性に大きな影響を与えました。 CdS + Ag + MPA + Salvia 色素膜は、それぞれ 5.64 × 10 18 cm-3 と 0.83 Ω cm の最大キャリア濃度と最小抵抗率を示しました。

計算によるアプローチから実際の触媒の経験的な方法への移行は依然として課題です。 溶液中の金属ナノ粒子は分散性が高いため、自発的に凝集して凝固するように見えるため、安定化する必要があります1。 最近、ナノマテリアルの使用増加により、ナノマテリアルが生態環境に与える潜在的な悪影響について大きな懸念が生じています2。 それ以来、現在進行中のナノマテリアルの環境への影響は、この影響を最もよく検証する方法を含め、十分に研究および議論されていないのが現状です3。 ナノ粒子は環境に優しい方法で製造でき、さまざまな抗菌および抗がん用途に使用できます4。 ナノ粒子の調製プロセスでは、金属塩を減らすために天然化合物が使用され、他の還元剤や安定化剤は使用されません。 作成されたナノ粒子は優れた生物学的特性を備えています5。 フィエラスクら。 Salvia officinalis (SO) 抽出物から金ナノ粒子を合成しました6。 一方 (Karel Sehnal 2019) は、環境に優しいアプローチ (セージ抽出物を使用) を利用して、トウモロコシの発芽植物に対する Ag NP のさまざまな濃度の影響を、Ag(I) イオン (Zea Mays) と比較して評価しました。 Salvia officinalis L. (common sage) は芳香性の多年生常緑亜低木で、地中海地域、南アフリカ、中南米が原産です (図 1)。

サルビア オフィシナリス L.8

化合物を生合成する一部の賢人種の能力は食品業界や製薬業界にとって興味深いものですが、事実上、我々の知る限り文献中のすべての研究は、ナノ粒子合成におけるキャッピング剤として利用するためのいくつかの論文に限定されています。 さらに、その性能比較に関する情報は文献には提供されていません。 以前のいくつかの報告では、CdS と HgCdTe フィルムは両方とも II-VI 族半導体であり、光検出において大きな可能性を秘めていることが示されています9,10。 より具体的には、CdS薄膜などの半導体分子は、その直接的な性質により、既存および新規の薄膜PVデバイスにおける従来のn型ヘテロ接合パートナーとして使用できる有望なバッファ層として考えられています。バンドギャップ遷移 (Eg ~ 2.4 eV)、透明性、n 型導電性、および高い電子親和力 (4.2 eV) による直接バンドギャップ遷移11。 有毒物質として検討されていますが、太陽電池製造時に緩衝層として使用した量は約100nmと非常に微量です。 それに加えて、CdS薄膜の特性をさらに向上させるために、量子ドットの利点を活かし、キャッピング剤と呼ばれる適切な有機分子を使用することでCdSナノ結晶薄膜の表面を安定化することを目指しました。 これらは合成中に使用され、粒子表面に結合するため、粒子の成長が減少し、凝集が防止されます。 この合成が持続可能な環境の観点からどのような影響を与えるかを忘れずに。 以前の研究では、Kovalenko ら。 彼らは、量子ドットの近くで分子金属カルコゲニド表面配位子を使用すると、分子のサイズ依存の光吸収特性を保存できる一方で、電子移動度が大幅に改善されたことに注目しました12。 ユウら。 は、二官能性修飾剤、すなわちチオグリコール酸 (TGA) を使用して、光安定性 CdSe/CdS QD 増感 TiO2 表面を作製するための、その場リンカー支援化学浴堆積 (LACBD) 技術を提案しました。 この技術を使用して合成された量子ドットは、TGA の安定化特性により、従来の CBD 技術と比較してサイズが小さく、狭いサイズ分布を示しました。 現在まで、チオールは、II-VI 半導体ナノ結晶の成長と核生成の制御に役立つ最良の配位子と考えられていました 14。 チオール系配位子の中でも、メルカプト基と１つのカルボキシル基がアルキル鎖で結合した配位子が一般的に使用されている。 3-メルカプトプロピオン酸 (MPA) は、2 つの官能基を持つ有機分子であると考えられます。 これらの官能基の一方または両方とナノ粒子表面との間の配位は、２つの利点を示す。すなわち、（１）ナノ粒子表面に対するダングリングボンドの不動態化。 (2) ナノ粒子を保護し、ナノ粒子が互いに引きつけ合うことを防ぎ、凝集を抑制します。 MPA は、その使用により低密度の中間ギャップ状態が得られ、空乏領域の外側の長距離にわたって電荷キャリアを収集できるため、人気のある配位子です 15。