Spectroscopy on the Dot
Photoelectron Spectroscopy and Time-Resolved Studies of Lead Sulfide Quantum Dots for Solar Cells
Tid: Fr 2022-11-04 kl 10.00
Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Kemi
Respondent: Tamara Sloboda , Tillämpad fysikalisk kemi
Opponent: Dr Regan Wilks, Helmholtz-Zentrum Berlin, Germany
Handledare: Universitetslektor Ute B. Cappel, Tillämpad fysik, Tillämpad fysikalisk kemi; Universitetslektor Andreas Lindblad, Division of X-ray Photon Science, Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, Box 516, 751 20 Uppsala, Sweden; Professor Lars Kloo, Tillämpad fysikalisk kemi, Molekylär elektronik, CMD
QC 2022-10-11
Abstract
Förnybar energi är viktig då den globala energikonsumtionen fortsätter öka. Solenergi är en lovande energikälla eftersom solen strålar ut otroligt mycket energi. Då kommersiell solcellsteknologi använder mycket energikrävande tillverkningsprocesser finns det behov av nya material som är enkla att tillverka. Denna avhandling handlar om kvantpunkter som är nanopartiklar vilka kan absorbera ljus av olika energi, beroende på partiklarnas storlek.
Lösningsbaserad syntes är en teknik för att tillverka tunna filmer av kvantpunkter. Grundläggande egenskaper hos kvantpunkter behöver kartläggas ytterligare innan storskalig produktion av sådana kan påbörjas. Målet med denna avhandling var att undersöka grundläggande egenskaper hos kvantpunkter bestående av blysulfid.
Analysmetoderna i denna avhandling baseras på fotoelektron-spektroskopi. Dessa möjliggör studier av material utan ytterligare bearbetning samt hur de förändras när de påverkas av laserljus eller röntgenstrålning. Med laserpåverkan har dynamik på pico- till mikrosekundsskala kunnat studeras med tidsupplöst fotoelektron-spektroskopi och genom att använda röntgenstrålning med olika energi har sannolikheten för laddningsöverföring studerats på attosekundtidsskalan.
Tidsoberoende studier visade att olika ytbehandlingar på kvantpunkterna gav upphov till olika motstånd mot oxidation och strålskador.
Olika lager i solcellers struktur kan påverka fotospänningen, vilken är en viktig parameter för att uppnå hög energiomvandlingseffektivitet. Tidsupplöst fotoelektronspektroskopi utvecklades och användes för att undersöka olika lagers bidrag till fotospänningen. Vi observerade tidsberoendet hos fotospänningen på en tidskala som spände över sex storleksordningar.
Laddningsöverföringsmekanismen hos kvantpunkter med olika storlek studerades på attosekundstidsskalan med kärnhålsklocks-spektroskopi. Våra resultat visar att kvanteffekter orsakade av instängning påverkar laddningsöverföringen enbart vid låga excitationsenergier.