Peningkatan Efisiensi Sel Surya Quantum Dot-Sensitized Solid-State CuInS2 dengan Meningkatkan Rekombinasi Muatan
Abstrak
Titik kuantum tembaga indium sulfida (CuInS2 QDs) dimasukkan ke dalam nanokristalin TiO2 film dengan menggunakan proses adsorpsi dan reaksi lapisan ionik yang dibantu spin coating untuk membuat CuInS2 TiO peka QD2 fotoelektroda untuk aplikasi sel surya tersensitisasi titik kuantum solid-state (QDSSC). Hasilnya menunjukkan bahwa kinerja fotovoltaik sel surya sangat tergantung pada jumlah siklus, yang memiliki dampak yang cukup besar pada rasio cakupan CuInS2 pada permukaan TiO2 dan kepadatan negara cacat permukaan. Pada proses anil suhu tinggi berikut, ditemukan bahwa anil TiO2 /CuInS2 fotoelektroda pada suhu yang sesuai akan bermanfaat untuk mengurangi rekombinasi muatan dan mempercepat pengangkutan muatan. Setelah anil pada 400 °C, sifat fotovoltaik yang ditingkatkan secara signifikan dari CuInS keadaan padat2 QDSSC diperoleh, mencapai efisiensi konversi daya (PCE) sebesar 3,13%, bersama dengan tegangan rangkaian terbuka (VOC ) sebesar 0,68 V, rapat arus foto hubung singkat (JSC ) sebesar 11,33 mA cm
−2
, dan faktor pengisian (FF) sebesar 0,41. Peningkatan kinerja sel surya terutama dianggap berasal dari penekanan rekombinasi muatan dan promosi transfer elektron setelah anil.
Latar Belakang
Karena keunggulan generasi multiexciton dan celah pita yang dapat disetel, sel surya tersensitisasi titik kuantum (QDSSCs) telah dianggap sebagai salah satu kandidat ideal untuk sel surya generasi baru [1,2,3,4]. Untuk meningkatkan efisiensi konversi daya, penting untuk memilih bahan semikonduktor dengan celah pita yang tepat. CuInS2 (CIS) adalah celah pita langsung I-III-VI2 senyawa semikonduktor dengan celah pita curah yang hampir optimal (1,5 eV) dan memiliki banyak fitur yang menguntungkan termasuk koefisien penyerapan yang lebih tinggi (10
5
cm
−1
), tidak beracun, dan stabilitas yang sangat baik [5,6,7]. Sampai saat ini, telah ditunjukkan sebagai fotosensitizer yang menjanjikan yang telah berhasil digunakan di bidang QDSSC [8,9,10,11,12].
Proses pengendapan QDs memiliki dampak yang signifikan pada sifat fotovoltaik. Seperti yang telah kita ketahui, ada dua pendekatan deposisi QD utama, yaitu pertumbuhan langsung dan perakitan pasca-sintesis. Sebagian besar penelitian difokuskan pada metode perakitan pasca-sintesis untuk membuat sel surya [13,14,15]. Misalnya, Wang dkk. [16] mengontrol rasio non-stoikiometrik Cu/In dari CIS QDs, mencapai PCE sebesar 8,54%, yang merupakan efisiensi tinggi untuk sel surya berbasis CIS. Kelompok Zhong [17] mengeksplorasi paduan sensitizer QD Zn-Cu-In-Se (ZCISe) dan menyimpan ZCISe dan CdSe QDs pada TiO mesopori2 , yang mencapai PCE sebesar 12,75%. Namun, metode ini memiliki jumlah pemuatan QD yang kecil dan status sambungan elektronik yang tidak menguntungkan antara QD dan TiO2 . Untuk meningkatkan pemuatan QD dan meningkatkan kemampuan transfer elektron yang efisien ke TiO2 , QD dapat langsung ditanam pada TiO mesopori2 film dengan adsorpsi dan reaksi lapisan ionik berturut-turut (SILAR) [18,19,20]. Selanjutnya, mengembangkan strategi untuk mempercepat pengangkutan muatan dan meningkatkan stabilitas perangkat dapat sangat meningkatkan kinerja fotovoltaik dan keserbagunaan TiO yang peka terhadap QD2 elektroda. Telah disadari bahwa arsitektur perangkat sel solid-state diinginkan untuk memperlambat penurunan stabilitas jangka panjang yang terkait dengan elektrolit cair [21, 22]. Terlepas dari janji sel solid-state, efisiensi yang dilaporkan hingga saat ini lebih rendah. Dalam laporan sebelumnya, So dan rekan kerja [23] membuat sel surya heterojungsi non-anil dengan PCE 1,16% dengan memasukkan nanokristal CIS koloid ke TiO berpori2 jaringan. Zhou dkk. [24] diperkenalkan Di2 S3 buffer layer ke dalam sel surya berbasis CuInS2 , mencapai PCE sebesar 1,06%. Chang dkk. [25] mengembangkan Cu2 S-CuInS2 -ZnS QDSSC solid-state dengan PCE 2,52% melalui proses SILAR. Performa perangkat tersebut biasanya memburuk karena rekombinasi antara TiO2 dan konduktor lubang, yang lebih cepat daripada proses analog di perangkat dengan elektrolit cair. Pendekatan signifikan yang digunakan untuk mengurangi rekombinasi dan meningkatkan efisiensi adalah dengan memodifikasi penyerap QD atau TiO2 photoanode, misalnya, melalui peningkatan jumlah pemuatan QD, doping QD untuk mengoptimalkan penyelarasan pita antarmuka, atau penggunaan lapisan pasivasi.
Dalam studi sebelumnya, kami berhasil membuat perangkat solid-state menggunakan CuInS2 TiO peka titik kuantum2 fotoanoda melalui metode SILAR [26]. Di sini, untuk lebih meningkatkan efisiensi perangkat, kami membuat sel surya solid-state dengan memasukkan QD CIS ke TiO2 lapisan mesopori melalui proses SILAR berbantuan spin coating, mengisi QD secara penuh pada pori-pori TiO2 lapisan mesopori. Melalui optimalisasi TiO yang peka terhadap QD2 film dengan menggunakan deposisi yang tepat berdasarkan SILAR, bersama dengan perlakuan anil untuk fotoelektroda, sel surya akibatnya menunjukkan PCE sebesar 3,13%. Sejauh yang kami ketahui, hasil ini adalah salah satu kinerja terbaik QDSSC solid-state berbasis CIS.
Metode
Materi
Indium asetat (Dalam(OAc)3 , 99,99%) dibeli dari Alfa Aesar. Tembaga(II) klorida dihidrat (CuCl2 ·2H2 O, 99,99%), natrium sulfida nonahidrat (Na2 S·9H2 O, 99,9%), titanium isopropoksida (99,9%), asam klorida (HCl, 37% dalam air), 2,2',7,7'-tetrakis-(N ,T -di-p-methoxyphenylamine)-9,9'-spirobifluorene (spiro-OMeTAD, 99,5%), chlorobenzene (anhydrous, 99,8%), 4-tert-Butylpyridine (tBP), garam lithium bis(trifluoromethane)sulfonimide (Li- TFSI), dan asetonitril (anhidrat, 99,8%) dibeli dari Sigma-Aldrich. TiO2 pasta (DSL 18NR-T) diperoleh dari Dyesol. Semua bahan kimia digunakan secara langsung tanpa pemurnian lebih lanjut. Air deionisasi ultra murni digunakan untuk pembuatan larutan berair.
Persiapan
TiO2 lapisan kompak dengan ketebalan 70 nm dibuat dengan spin-coating pada kaca FTO yang dibersihkan pada 4000 rpm selama 30 detik, menggunakan titanium isopropoksida (350 μL) dan HCl (35 μL) yang diencerkan dalam etanol (5 mL) sebagai larutan prekursor . Film kemudian dianil di udara mulai dari suhu kamar dengan kenaikan 100 °C, ditahan selama 10 menit pada setiap kenaikan. Pada 500 °C, film dianil selama satu jam dan kemudian dibiarkan dingin secara alami. Selanjutnya, TiO2 lapisan mesopori dibuat dengan spin-coating pasta 18NR-T encer pada lapisan kompak pada 800 rpm selama 10 s, diikuti dengan perlakuan panas untuk mencapai lapisan ketebalan 2-μm.
TiO yang peka terhadap QD CIS2 film tipis dibuat oleh SILAR yang dibantu spin coating. 80 L campuran 25 mM CuCl2 dan 50 mM Dalam(OAc)3 dijatuhkan pada TiO2 lapisan mesopori kemudian spin-coated pada 800 rpm selama 20 s. Selanjutnya, 80 μL 100 mM Na2 S dijatuhkan dan dilanjutkan dengan spin-coating pada 800 rpm selama 20 s. Kedua langkah tersebut dilambangkan sebagai satu siklus. Di antara setiap langkah, film harus dibilas dengan air deionisasi dan dikeringkan dengan N2 . Untuk meningkatkan kristalinitas CIS QDs, fotoelektroda dianil di bawah atmosfer nitrogen pada 200–500 °C selama 30 min. Selanjutnya, material pengangkut lubang (HTM) dilapisi spin di bawah N2 atmosfer dengan menggunakan larutan dengan konsentrasi spiro-OMeTAD 300 mg, 2,91 μL klorobenzena, 28,77 μL tBP, dan Li-TFSI 126 μL. Terakhir, emas diendapkan dengan penguapan termal sebagai elektroda lawan dan area aktif 0,09 cm
2
telah ditentukan.
Karakterisasi
Spektrum serapan UV-vis direkam pada spektrofotometer UV-vis (Perkin Elmer Lambda 950). Mikroskop elektron pemindaian cross-sectional (SEM) dicirikan oleh FEI nova nano SEM450. Pemetaan unsur dicirikan oleh spektroskopi dispersif energi ORBIS (EDS), aksesori dari SEM. Pengukuran tegangan rapat arus (JV) untuk sel surya dilakukan di bawah penerangan simulator surya yang dilengkapi dengan lampu xenon 300 W (Nomor Model XES-100S1, SAN-EI, Jepang) di bawah kondisi pengujian standar (25 °C, AM1.5, 100 mW·cm
-2
). Efisiensi konversi foton-ke-arus insiden (IPCE) diukur dengan sistem Enlitech QER3011 yang dilengkapi dengan sumber cahaya xenon 150 W. Spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS) dilakukan pada stasiun kerja elektrokimia (Zahner, Zennium) dalam kondisi gelap pada bias maju yang berbeda dari 0,1 hingga 0,5 V, menerapkan sinyal sinusoidal 20 mV AC pada bias yang diterapkan secara konstan dengan rentang frekuensi dari 1 hingga 0,1 Hz. Time-resolved photoluminescence (TRPL) digunakan oleh PL Spectrometer (Edinburgh Instruments, FLS 900), dieksitasi dengan laser dioda berdenyut picosecond (EPL 445) pada panjang gelombang 543 nm.
Hasil dan Diskusi
Sebuah skema arsitektur perangkat ditunjukkan pada Gambar. 1, menggabungkan dengan gambar SEM penampang ditutupi oleh warna palsu untuk membedakan lapisan yang berbeda disiapkan dalam perangkat. Distribusi partikel yang seragam dan kontak yang unggul antara antarmuka dapat meningkatkan konduktivitas listrik film tipis yang akan meningkatkan transfer pembawa muatan [27,28,29]. Pemetaan unsur TiO yang peka terhadap CIS2 elektroda film mesopori juga dilakukan melalui analisis energi dispersif X-ray (EDX), memberikan bukti yang jelas untuk membuktikan distribusi seragam CIS di seluruh film.
a Skema arsitektur perangkat. b Gambar SEM penampang sel surya (sesuai dengan sampel yang disiapkan dengan 20 siklus dan dianil pada 400 °C). c Peta sebaran unsur Cu, In, dan S pada TiO2 /lapisan CIS
Prosedur pembuatan TiO tersensitisasi CIS QD2 fotoelektroda dalam pekerjaan kami diilustrasikan secara skematis pada Gambar. 2. Perlu ditunjukkan bahwa metode SILAR berbantuan pelapisan spin yang diadopsi dalam pekerjaan ini dapat mengontrol jumlah deposisi QD secara akurat. Jumlah QD CIS yang tergabung dalam TiO mesopori2 lapisan dievaluasi menggunakan spektrum serapan UV-vis. Gambar 3a menunjukkan variasi spektrum dengan siklus SILAR berbantuan spin coating yang berbeda. Setelah empat siklus dilakukan, hanya sejumlah kecil CIS QD yang disimpan di TiO2 film, seperti yang ditunjukkan oleh rendahnya absorbansi TiO2 / CIS fotoelektroda. Peningkatan jumlah siklus menghasilkan peningkatan absorbansi dan sedikit pergeseran merah dari awal penyerapan, sesuai dengan perubahan warna fotoelektroda dari kuning tua menjadi hitam, seperti yang ditunjukkan pada sisipan Gambar 3a. Selanjutnya, kami membuat dan mengkarakterisasi perangkat fotovoltaik dengan TiO2 /CIS fotoelektroda.
Skema proses pembuatan TiO2 tersensitisasi QD CIS2 fotoelektroda
a Spektrum serapan UV-vis TiO tersensitisasi QD CIS2 film yang dibuat oleh SILAR berbantuan spin coating dengan siklus yang berbeda. Sisipan adalah foto-foto film fotoelektroda yang sesuai. b Kurva J-V dari QDSSC disiapkan pada siklus yang berbeda
Gambar 3b menunjukkan kurva J-V dari QDSSC CIS. Dengan meningkatnya jumlah siklus SILAR dengan bantuan pelapisan spin, baik JSC dan PCE meningkat secara bertahap dari 2,49 mA cm
−2
dan 0,14% untuk 4 siklus hingga 4,21 mA cm
−2
dan 0,75% untuk 20 siklus, lalu turun menjadi 4,05 mA cm
−2
dan 0,72% untuk 24 siklus, masing-masing, seperti yang ditunjukkan dengan jelas pada Tabel 1. Hasil ini menunjukkan bahwa proses siklus pada tahap awal bertujuan untuk meningkatkan cakupan CIS QD melalui pengisian ulang area yang tidak tertutup di TiO2 lapisan mesopori. Tidak diragukan lagi bahwa peningkatan jumlah pemuatan QD dan pembentukan monolayer QD pada permukaan TiO2 photoanode menguntungkan untuk menghasilkan elektron yang jauh lebih tereksitasi di bawah penerangan cahaya, yang akan meningkatkan arus foto sel surya [30]. Selain itu, cakupan permukaan yang lebih tinggi untuk TiO2 dicapai dengan peningkatan jumlah pemuatan QD CIS. Penurunan luas permukaan yang terpapar langsung ke HTM menguntungkan untuk menekan proses rekombinasi muatan yang terjadi pada TiO2 /HTM antarmuka, sehingga mengarah ke peningkatan dramatis VOC dan peningkatan FF, terutama pada siklus awal. Namun, ketebalan lapisan CIS dapat terus meningkat setelah setiap siklus SILAR yang dibantu pelapisan berputar karena adanya beban QD tambahan. Karena peningkatan kemungkinan generasi rekombinasi muatan di lapisan CIS, proses pengangkutan elektron fotogenerasi dari lapisan QD ke TiO2 matriks akan menjadi lebih sulit, seperti yang ditunjukkan pada gambar skema Gambar. 4. Elektron di pita konduksi QD (CB) dapat terperangkap oleh keadaan cacat permukaan [31, 32], yang berfungsi sebagai pusat rekombinasi, akhirnya memberikan kerusakan perangkat. Sementara itu, jalur rekombinasi elektron yang tidak diinginkan di QD CB dan lubang di QD VB dapat menghambat injeksi elektron dari CIS ke TiO2 demikian juga. Oleh karena itu, setelah evaluasi dan verifikasi efek ini, jelas menunjukkan bahwa jumlah siklus yang ideal (20) harus dilakukan untuk deposisi CIS QDs dalam pekerjaan ini.
Diagram skema jalur utama transfer elektron dan rekombinasi muatan yang ada di QDSSC
Setelah itu, pengaruh perlakuan anil pada kinerja perangkat fotovoltaik dievaluasi. Gambar 5 menyajikan evolusi penyerapan TiO2 tersensitisasi CIS QD2 film dengan suhu anil yang berbeda. Ditemukan bahwa penyerapan ditingkatkan secara bertahap dengan meningkatnya suhu anil. Absorbansi mencapai nilai saturasi pada suhu 400 °C. Secara bersamaan, perlakuan anil berlebihan akan memperburuk sensitizer CIS QD karena terjadinya agregasi dan oksidasi [33]. Ini menghasilkan penurunan absorbansi ketika suhu anil dinaikkan lebih lanjut ke 500 °C. Oleh karena itu, disimpulkan bahwa peningkatan suhu anil yang berlebihan (> 400 °C) tidak menguntungkan bagi kinerja perangkat seluler.
Spektrum serapan UV-vis TiO2 / Fotoelektroda CIS dengan perlakuan anil pada suhu yang berbeda
Kurva J-V dari QDSSCs yang diukur di bawah simulasi penyinaran sinar matahari AM1.5 ditunjukkan pada Gambar. 6a, membandingkan karakteristik photocurrent-photovoltage perangkat sel dengan suhu anil yang berbeda. Parameter rinci tercantum dalam Tabel 2. Perangkat berdasarkan anil fotoelektroda pada 200 °C menunjukkan JSC yang jauh lebih rendah dari 5,63 mA cm
−2
. JSC yang relatif lebih tinggi dari 7,76 mA cm
−2
diperoleh dengan menganil TiO2 / CIS fotoelektroda pada 300 °C. Pada 400 °C, perangkat menunjukkan PCE tertinggi sebesar 3,13%, bersama dengan VOC dari 0.68 V, JSC dari 11,33 mA cm
−2
, dan FF sebesar 0,41. JSC . yang disempurnakan hasil dari peningkatan pemanenan cahaya yang menguntungkan pada spektrum UV-vis untuk fotoelektroda dengan perlakuan anil pada suhu yang lebih tinggi. Namun demikian, dengan peningkatan suhu hingga 500 °C, tidak lagi dapat membawa peningkatan kinerja sel surya, sayangnya menyebabkan penurunan yang signifikan pada JSC dan PCE. Jadi film dianil pada 400
°
C menunjukkan kinerja fotovoltaik terbaik dibandingkan dengan tiga sampel lainnya. Untuk menilai penyerapan cahaya dan karakteristik generasi elektron, spektrum IPCE ditunjukkan pada Gambar. 6b. Ini menunjukkan respons foto yang kuat dengan nilai 66% dalam rentang panjang gelombang tampak antara 400 dan 550 nm untuk QDSSC dengan suhu anil 400
°
C, dengan peningkatan hampir 20% dibandingkan dengan 200
°
C. Respons IPCE yang lebih tinggi umumnya dianggap berasal dari absorptivitas QD yang luar biasa di wilayah spektral. Secara spektral dapat ditemukan rentang panjang gelombang respon yang lebih luas dan nilai IPCE yang lebih tinggi, yang sesuai dengan kecenderungan variasi JSC seperti yang diamati dalam pengukuran J-V. Hasilnya dapat didukung oleh interpretasi bahwa perlakuan anil yang tepat berpotensi lebih menguntungkan untuk pembentukan koneksi antarmuka yang dipaksakan antara CIS dan TiO2 , sehingga mengarah ke transfer elektron yang efektif di QDSSC [34].
a Kurva J-V dan b Spektrum IPCE perangkat seluler berdasarkan TiO2 / Fotoelektroda CIS dengan perlakuan anil pada suhu yang berbeda
Untuk menganalisis proses transfer dan rekombinasi pembawa muatan, perangkat diselidiki lebih lanjut oleh EIS. Gambar 7a menampilkan plot Nyquist dari hasil EIS yang diperoleh pada bias 0,4 V, dan nilai pas yang dievaluasi dari rangkaian ekivalen tercantum dalam Tabel 3, di mana masa pakai elektron dapat diperkirakan dengan τn = Rr × Cμ [35,36,37]. Pada antarmuka HTM/elektroda lawan, resistansi transfer muatan Rct yang terkait dengan setengah lingkaran frekuensi tinggi tidak menunjukkan perbedaan yang jelas, sedangkan HTM dan elektroda lawan yang sama digunakan dalam QDSSC saat ini. Datum simulasi resistensi rekombinasi Rr yang terkait dengan setengah lingkaran frekuensi rendah mewakili proses transfer elektron pada antarmuka fotoelektroda/HTM. Data ini untuk QDSSC dengan TiO2 /CIS fotoelektroda anil pada 400 °C lebih besar dibandingkan dengan yang lain, yang dikaitkan dengan rekombinasi antarmuka yang ditekan, menghasilkan peningkatan VOC . Selain itu, pembawa muatan yang berumur panjang dapat mendukung peningkatan efisiensi pengumpulan muatan, sehingga berkontribusi pada kemajuan signifikan dalam IPCE dan JSC [6]. Berdasarkan Tabel 3, dalam kasus ini, TiO2 /CIS fotoelektroda anil pada 400 °C diindikasikan untuk tetap menjadi nilai tertinggi τn , 117 ms, sehingga menghasilkan nilai JSC . tertinggi seperti yang diamati dalam pengukuran J-V. Namun demikian, τn turun ke 78 ms ketika suhu yang lebih tinggi dari 500 °C diterapkan. Vaplikasi -tergantung Cμ dan Rr diekstraksi dari pengukuran EIS diilustrasikan pada Gambar. 7b dan c, masing-masing. Cμ meningkat secara eksponensial dengan Vaplikasi , seperti yang diharapkan dari landasan teori. C . yang serupa μ nilai semua sel menggambarkan bahwa suhu annealing yang berbeda tidak menghasilkan pergeseran posisi TiO2 CB [38, 39]. Selain itu, dengan meningkatnya suhu dari 200 menjadi 400 °C, Rr nilai ditingkatkan secara bertahap. Karena laju rekombinasi yang terjadi pada antarmuka fotoelektroda/HTM berbanding terbalik dengan Rr [39], semakin besar nilai Rr berarti berkurangnya laju rekombinasi yang terjadi pada sel surya berdasarkan TiO2 /CIS fotoelektroda anil pada 400 °C. Secara keseluruhan, dari hasil EIS ini dapat disimpulkan bahwa perangkat seluler menunjukkan tingkat rekombinasi yang besar daripada pergeseran TiO2 CB. Ini juga mendukung tingkat rekombinasi yang lebih rendah dan masa pakai elektron yang lebih lama untuk sel surya berdasarkan TiO2 /CIS fotoelektroda dianil pada 400 °C, yang mendukung peningkatan VOC , JSC , dan nilai FF untuk sel yang menjalani perawatan anil pada fotoelektroda seperti yang diamati pada kurva J-V.
a Spektrum EIS perangkat seluler diukur dalam gelap pada bias 0,4 V. Sisipan dalam a menggambarkan rangkaian ekivalen yang disimulasikan agar sesuai dengan spektrum impedansi. RS menunjukkan resistensi substrat. Rct dan CPE masing-masing mewakili resistansi transfer muatan dan kapasitansi pada antarmuka HTM/elektroda lawan. Rr dan Cμ masing-masing mewakili resistansi rekombinasi dan kapasitansi kimia pada antarmuka fotoelektroda/HTM. bCμ dan cRr pada tegangan yang berbeda (Vaplikasi ), dihitung dari pemasangan spektrum impedansi
Untuk lebih memperjelas pengaruh suhu anil pada transfer muatan, spektrum fotoluminesensi transien (TRPL) yang diselesaikan dengan waktu dari sampel ditampilkan pada Gambar. 8. Dapat dilihat bahwa masa pakai PL dari fotoanoda menurun secara signifikan dengan peningkatan suhu anil, yang menunjukkan bahwa lebih banyak elektron dapat ditransfer dari CIS ke TiO2 efisien, mengurangi kemungkinan rekombinasi pembawa fotogenerasi internal di dalam QD sampai batas tertentu. Menurut perhitungan laju transfer elektron (ket ) [40, 41], dapat diamati bahwa sel surya berbasis TiO2 /CIS fotoelektroda anil pada 400 °C memiliki ket . yang lebih tinggi nilai 1,17 × 10
7
s
−1
, sehingga memberikan kinerja transfer muatan QDSSC yang sangat baik. Akibatnya, ini memberikan bukti lebih lanjut untuk mendukung bahwa perlakuan anil yang tepat berpotensi lebih menguntungkan untuk mendapatkan sambungan yang efektif pada TiO2 /QDs interface [33], yang sangat bermanfaat untuk pengangkutan pembawa muatan di QDSSC, sehingga menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi.
Spektrum TRPL dari TiO tersensitisasi QD CIS2 film. Inset menyajikan masa pakai PL dan laju transfer elektron
Kesimpulan
Singkatnya, TiO yang peka terhadap QD CIS2 film diperoleh dengan metode SILAR yang dibantu pelapisan spin dan selanjutnya digunakan sebagai fotoelektroda yang menjanjikan untuk QDSSC solid-state. Metode SILAR dengan bantuan spin coating dapat mengontrol jumlah deposisi QD secara akurat. Meningkatkan jumlah siklus dapat meningkatkan kemampuan penyerapan, yang mengarah ke lebih banyak elektron yang dihasilkan di bawah penerangan cahaya. Proses rekombinasi muatan terjadi pada TiO2 /HTM antarmuka akan ditekan dengan peningkatan jumlah pemuatan QD juga. Namun, akan muncul jalur rekombinasi yang tidak diinginkan di lapisan CIS yang lebih tebal karena peningkatan jumlah siklus yang berlebihan, yang sangat merugikan kinerja perangkat. Perlakuan anil suhu tinggi berikut memainkan peran penting dalam meningkatkan kontak antara QD CIS dan TiO2 photoanode dan mengurangi kemungkinan rekombinasi pembawa photogenerated internal. Menurut karakteristik J-V dan hasil EIS, suhu annealing yang paling cocok untuk TiO2 /CIS fotoelektroda film harus 400 °C, yang menunjukkan efisiensi tertinggi 3,13% dan masa pakai elektron terpanjang 117 ms. IPCE 66% antara 400 dan 550 nm dan ket dari 1,17 × 10
7
s
−1
juga dicapai dengan QDSSC solid-state. Karya ini dapat menjelaskan cara untuk membuat jenis fotoelektroda peka lainnya dengan kinerja fotovoltaik tinggi, dan karya berikutnya akan berfokus pada peningkatan stabilitas perangkat seluler.
