Yupqa plyonkali quyosh xujayralari uchun yangi materiallarni ishlab chiqish ularning sozlanishi keng tarmoqli oralig'i va moslashuvchan energiya yig'ish mashinalarida keng qo'llanilishi tufayli katta e'tiborni tortmoqda

UV-Vis spektrofotometriyasi

Barcha namunalarning absorbsiyasi 400 dan 800 nm gacha bo'lgan to'lqin uzunligi oralig'ida qayd etilgan. Kuzatilgan natijalar shakl 8 (a) da ko'rsatilgan . Betaninning CdS ning yutilish xususiyatlariga ta'siri grafikdan aniq. CdS to'g'ridan-to'g'ri tarmoqli bo'shlig'i materiali bo'lganligi sababli, o'tish tabiati to'g'ridan-to'g'ri ruxsat etiladi (ya'ni, n = 2) va shuning uchun Tauc chizmasining Y o'qi ( ahn ) ² ga teng . Tauc chizmasidan ( 8-rasm (b) ), barcha namunalarning tarmoqli oralig'i chiziqli qismni X o'qining nolga ekstrapolyatsiya qilish orqali baholanadi va qiymatlar jadvalga keltiriladi ( 1-jadval ).
8-rasm (a) CdS ning betanin bo'yog'i bilan va bo'lmagan yutilish spektrlari va (b) mos keladigan Tauc grafigi. 6% betanin (ko'k) qo'shilgan namuna kichik zarrachalar mavjudligi sababli CdS sofligiga nisbatan ko'k rangga o'tadi. Barcha kompozitsion pastki to'lqin uzunligi mintaqasida qo'shimcha cho'qqiga ega. 6%, 10% (magenta), 20% (yashil) va 50% (qizil) namunalari mos ravishda 2.46, 2.43, 2.38, 2.16 eV da CdS diapazonining chetiga ega. Kompozit energiyaning bu o'zgarishi betanin tarkibidagi yadro hajmining ortishiga ishora qiladi. Cho'qqilarning intensivligi betanin miqdori bilan oshdi.
1-jadval Tauc uchastkasidan o'lchangan namunaning tarmoqli bo'shlig'i

Namuna	Betanin bo'yoq miqdori	CDS diapazoni (eV)	O'rta band
CdS bo'yoqsiz	0%	2.42	—
Betanin bo'yoqlari bilan CDS	6%	2.46	1.90
	10%	2.43	1.89
	20%	2.38	1.88
	50%	2.16	1.62

CdS/betanin kompozitlarining tarmoqli bo'shliqlari 2,46 eV dan 2,16 eV gacha kamayishi aniqlangan. Bo'yoq ulushi va energiya diagrammasi bilan namunaning rang o'zgarishi 9-rasmda ko'rsatilgan . Valentlik ( E _v ) va o'tkazuvchanlik ( E _{c ) tarmoqli chetini hisoblash} E _v = - ch - 0,5 E _g va E _c = - ch + 0,5 E _g munosabati yordamida amalga oshiriladi, bu erda - ch - mutlaq elektronegativlik (CdS ch uchun). = 5.18 ( ^{Res. 41})). Tarmoqli energiya diagrammasidan ko'rinib turibdiki, betanin ⁴² ning o'tkazuvchanlik zonasi CdS ning o'tkazuvchanlik va valentlik zonasi o'rtasida joylashgan. CdS tarkibiga bo'yoqning qo'shilishi VB va CB o'rtasida tasmalararo pastki darajalarning shakllanishiga olib keldi ( 10 (a)-rasm ), shu bilan tarmoqli bo'shlig'ini kamaytiradi va tarmoqli chetining sozlanishini oshiradi. Bizning natijalarimiz Okoli va boshqalarning topilmalarini qo'llab-quvvatlaydi . , ⁴³ _{, bu erda kristalli TiO 2} (3 eV) ning tarmoqli bo'shlig'i bo'yoq sezgirligida 2,59 eV ga kamaydi. Ular Hibiscus sabdariffadan olingan tabiiy bo'yoq bo'lgan antosiyanindan foydalanganlaryarimo'tkazgichning sensibilizatsiyasi uchun. Sensibilizatsiyalangan bo'yoq namunasi uchun kuzatilgan so'rilishning o'zgarishi bo'yoq molekulasining metall ionlari bilan kompleks birikmasidan kelib chiqishi mumkin. ⁴⁴ Ko'pgina hollarda, CdS tarkibidagi nopoklik qo'shilishi konsentratsiyaning oshishi bilan band bo'shlig'ini kamaytiradi. ^45–47
9-rasm CdS va CdS/betanin kompozit nanozarrachalarining energiya diagrammasi CdS ning mutlaq elektronegativligi va CdS hamda kompozitlarning kuzatilgan tarmoqli chetidan foydalangan holda hisoblangan.
10-rasm (a) 20% betanin bo'yoqli sof CdS (qora) va CdS/betanin kompozitsiyasining (ko'k) yutilish spektrlari va Tauc grafigi (ko'rinishi) (o'q (1) - CdS ning qirrasi, o'q (2) - oraliq chiziq), (b) 530 nm da maksimal yutilishga ega bo'lgan betanin eritmasining yutilish spektri.
Kompozit tizimning yutilish spektrlari pastki to'lqin uzunligi mintaqasida qo'shimcha tarmoqli chetiga ega (yalang'och CdS 511 nm da faqat bitta yutilish qirrasiga ega, 2,42 eV energiyaga to'g'ri keladi). Oraliq bandga mos keladigan energiya (uning qiymati sintez qilingan CdS nanopartikulining tarmoqli bo'shlig'idan past bo'lganligi sababli) betanin foizli qizil mintaqa tomon siljiydi. ~1,75 eV energiya diapazonida kuzatilgan oraliq diapazon CdS ga bir vaqtning o'zida quyosh nurlanishidan past va yuqori energiyali fotonlarni o'zlashtirishga yordam beradi, bu esa CdS asosidagi quyosh xujayrasi samaradorligini oshiradi. Shubhasiz, oraliq tarmoqli betanin bo'yog'i va assimilyatsiya spektrlarining xatti-harakatlari natijasida hosil bo'ladi, bu kompozit tizimda yadro sifatida CdS va tashqi qobiq sifatida betanin bo'yog'i bo'lgan kompozit tizimda yadro/qobiq o'xshash strukturaning shakllanishiga ishora qiladi.
Lubedev va boshqalarga ko'ra . , Metall / bo'yoq yadrosi / qobiq tizimining ham nazariy, ham eksperimental assimilyatsiya tadqiqotlari ikkita cho'qqiga ega, biri lokalizatsiyalangan sirt plazmon rezonansi tufayli metalldan, ikkinchisi esa bo'yoqning elektron qo'zg'alishi tufayli. Tepalik metallning qobiq qalinligining oshishi bilan yuqori to'lqin uzunligi mintaqasiga siljishiga to'g'ri keladi. Xuddi shunday, yutilish qirrasi bo'yoqqa to'g'ri keladi, shuningdek, qobiq qalinligi bilan qizil mintaqa tomon siljiydi. Bu erda betaninning yutilish cho'qqisi ~530 nm ( 7(b)-rasm ) da olinadi va ~650 nm to'lqin uzunligiga siljiydi va kompozit tizim uchun yuqoriroqdir. Lubedev va boshqalarning nazariy yondashuvi hisobiga ., biz CdS / betanin yadrosi / qobiq kompozit tizimimizning xatti-harakatlarini taxmin qilishimiz mumkin. Birinchi (CdS) va ikkinchi (betanin) so'rilish qirrasining intensivligi betanin miqdori bilan ortadi, bu yadro CdS nanozarrasi qat'iy o'lchamga ega ekanligini va qobiq qalinligi bo'yoq foiziga qarab o'zgarishini anglatadi. Yutish chegarasining o'zgarishiga qo'shimcha ravishda, betanin miqdori bilan intensivlik ham ortdi. Betanin eritmasining kontsentratsiyasi so'rilish chegarasiga ta'sir qiluvchi omil hisoblanadi. Kamroq konsentrlangan eritma uchun betaninga mos keladigan qo'shimcha cho'qqilar kuzatilmadi (ESI-rasm S1(a) †). Bo'yoq ulushi 50% dan kattaroq miqdorga oshgani sayin, yutilish chetida qizil siljish kuzatiladi. CdS ga mos keladigan tarmoqli energiyasi yanada kamayadi. Bu yuqori energiyali foton yutilishini kamaytiradi va chiqish natijasiga ta'sir qiladi. Umuman olganda, kompozit nanozarrachalarning optik tavsifi optik xususiyatlarni moslashtirishda kompozit tuzilmalarning geometrik parametrlarining muhimligini aniq ko'rsatib beradi.