بررسی اثرموالریته پیشماده ایندیوم درمحلول اولیه بر خواص نوری، ساختاری و الکتریکی الیه نازک CuInSe۲ به روش اسپری گرماکافت

Abstract

درسال های اخیرالیه های نازک Se2)Ga,In(Cu به عنوان الیه جاذب درسلول های خورشیدی کلکوژنی بسیار موردتوجه بوده اند. در این پژوهش از روش الیه نشانی ارزان، سریع و با قابلیت تجاری اسپری گرماکافت برای ساخت الیههای CISe بر روی زیرالیههای رسانای FTO به مساحت 4.8×8.2سانتی متر مربع استفاده شده است. برای بررسی اثرموالریته پیشماده ایندیوم در محلول اولیه، محلول پیشماده مولکولی با استفاده از مخلوطی از نمک ایندیوم کلرایدازغلظت 025.0تا 100.0 موالربا نسبت ایندیوم به مس 25.1 و سولفوربه ایندیوم 4درآب بدون یون تهیه شد.درتمام مراحل آزمایش غلظت مس یدید و ایندیوم کلراید 1.0موالر وغلظت سولفور4.0موالر در نظر گرفته شد. به عالوه ، برای سلنیوم دارکردن نمونه ها از150 میلی گرم پودرسلنیوم برای تعداد10 الیه 4.1 ×4.1 استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان دادکه غلظت محلول اولیه نقش مهمی برویژگی های اپتوالکترونیکی ،الکتروشیمیایی وساختاری فیلم های حاصل دارد.نتایج میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی )FESEM )با قابلیت آنالیزعنصری )EDS )نشان می دهدکه نمونه های الیه نشانی شده با غلظت محلول پیشماده اولیه بیشتراز 075.0 موالردارای سطحی همگن ،بدون ترک وحفره باسایزدانه بزرگترهستند )شکل 1.)به عالوه با افزایش غلظت پیشماده درمحلول اولیه ضخامت فیلم ها نیزبه تدریج افزایش می یابد.ازسوی دیگر، طیف سنجی عبوری (Vis-UV (نشان دادکه با افزایش غلظت پیشماده ایندیوم درمحلول اولیه گاف انرژی مستقیم ازeV 35.1تا 40.1 تغییر کرده است.به طوریکه پهن شدگی گاف انرژی با مقدار eV 40.1 برای کمترین میزان غلظت محلول اولیه )025.0 موالر( قابل مشاهده است)شکل 2 .)البته براساس نتایج حاصل از، الگوی پراش اشعه ایکس )XRD ،)الیه های نازک باغلظت بهینه 100.0 موالردارای بلورینگی بیشتر با جهتگیری ترجیحی)112 )درساختاربلوری تتراگونال هستند)شکل 3 .)باتوجه به نتایج آنالیز الکتروشیمیایی موت شاتکی باوجودآنکه ، همه الیهها دارای رسانایی نوع p هستند، چگالی حاملهای پذیرنده با افزایش 3 -غلظت پیشماده ایندیوم درمحلول اولیه از cm 20 تا~ 10 -3 10 ~ تغییرکرده است)شکل 4 .)به عالوه ، منحنی جریان–ولتاژ درتاریکی 17 cm نشان دهنده برقراری اتصال اهمی برای همه نمونه ها بازیرالیهFTO است )شکل 4 . )لذادراین پژو.هش باتوجه به بررسی های صورت گرفته به نظر می رسد محلول اولیه باغلظت پیشماده ایندیوم 100.0 موالر فیلم های جاذب نورمناسبتری برای استفاده در ابزارهای فوتوولتاییک مانند سلول های خورشیدی بدست می دهد.