بررسی خواص نوری، ساختاری و الکتریکی لایه‌نازک CuInSe2 به روش اسپری گرما کافت با بهینه‌سازی میزان سدیم در ساختار

چکیده مقاله

لایه جاذب قلب یک سلول خورشیدی است که در عملکرد آن نقش مهمی ایفا می‌کند. در سال‌های اخیر Cu(In,Ga)Se2 به‌عنوان لایه جاذب درسلول های خورشیدی کلکوژنی بسیار موردتوجه بوده است. در این پژوهش از روش لایه نشانی ارزان، سریع و باقابلیت تجاری اسپری گرما کافت به‌منظور ساخت لایه‌های CISe استفاده‌شده است. سپس تأثیر زمان غوطه‌وری نمونه‌ها درمحلول حاوی سدیم بر ویژگی‌های الکتریکی، نوری، ساختاری و مورفولوژی لایه‌های اسپری شده بررسی ومقداربهینه سدیم درساختارمعرفی گردیده است. آنالیزهای انجام‌شده برای بررسی ویژگی‌های مذکور، شامل الگوی پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) باقابلیت آنالیز عنصری (EDS)، طیف‌سنجی عبوری (UV-Vis)، آنالیز الکتروشیمیایی موت شاتکی و اندازه‌گیری منحنی جریان–ولتاژ در تاریکی بوده است. نتایج نشان می‌دهد که تغییر زمان غوطه وری درمحلول و درنتیجه مقدارسدیم درساختار، بر بلورینگی و ویژگی‌های مورفولوژی لایه‌ها اثرگذار است. لایه‌های حاصل از زمان غوطه وری 15 دقیقه درمقایسه با دو زمان دیگرریزدانه تربوده و درتصاویرسطح مقطع عرضی نیز متخلخل هستند. درحالی‌که بهترین بلورینگی و بیشترین تحرک پذیری حفره (cm2/V.s1-10 ~) برای نمونه بازمان غوطه‌وری 10 دقیقه حاصل‌شده است. باوجودآنکه، همه لایه‌ها دارای رسانایی نوع p هستند، چگالی حامل‌های پذیرنده بانفوذ سدیم در ساختار از cm-3¬1019~ تا ¬cm-3¬ 1017 ~ تغییر کرده است. اگرچه، سطوح انرژی ساختار نواری با تغییر زمان غوطه‌وری تغییر قابل‌ملاحظه‌ای نمی‌کند. البته با تغییر زمان غوطه‌وری گاف انرژی مستقیم از eV1.38 تا 1.41 تغییر کرده است. به طوریکه پهن‌شدگی گاف انرژی با مقدار ¬ eV 1.41 برای مقدار بهینه سدیم بازمان غوطه‌وری 10 دقیقه قابل‌مشاهده است.