بررسی خواص نوری، ساختاری و الکتریکی لایه نازک In2S3 به روش اسپری گرماکافت تحت تاثیر دما و نمک ایندیوم

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک-اپتیکولیزر،دانشگاه کاشان،کاشان،ایران

2 دانشکده فیزیک-اپتیکولیزر،دانشگاه کاشان،کاشان،ایران

3 پژوهشکده علوم و فناوری نانو،دانشگاه صنعتی شریف،تهران،ایران

4 پژوهشکده علوم وفناوری نانو،دانشگاه صنعتی شریف،تهران،ایران

5 دانشکده فیزیک،دانشگاه صنعتی شریف،تهران،ایران

doi
چکیده

لایه انتقال دهنده الکترون ETL ، نقش اساسی درکارایی سلول خورشیدی ایفا می‌کند. درسال های اخیر In2S3 به عنوان ETL درسلول های خورشیدی لایه‌نازک CZTS,Se ,CIGS,Se و پروسکایتی موردتوجه بوده است. لذا در این پژوهش از روش ارزان اسپری گرماکافت به منظور ساخت لایه‌های In2S3 استفاده گردیده است. سپس تاثیر دما و نوع نمک ایندیوم بر ویژگی‌های الکتریکی، نوری، ساختاری و مورفولوژی لایه‌های In2S3 اسپری شده بررسی شده است. برای این منظورازطیف سنجی‌های شناسایی شامل پراش اشعه ایکس XRD، میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی FESEM با قابلیت آنالیزعنصری EDS ، طیف سنجی عبوری UV-Vis ، آنالیز الکتروشیمیایی موت شاتکی و مقاومت سنجی به روش پروب چهارنقطه ای استفاده شده است . بنابرنتایج حاصل ، تغییر پیش‌ماده ایندیوم نمک کلریدی، نیتراتی و استاتی بر بلورینگی و ویژگی‌های مورفولوژیکی اثرگذار است. لایه‌های حاصل از نمک استات ایندیوم درمقایسه با دو پیش ماده دیگر بشدت متخلخل هستند. درحالی که بهترین بلورینگی و کمترین مقاومت الکتریکی صفحه‌ای با پیش‌ماده کلریدی بدست آمده است . بعلاوه مقدار مقاومت صفحه‌ای با افزایش دمای لایه‌نشانی بطورقابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد. اگرچه لایه‌های In2S3 همگی دارای رسانایی نوع n و گاف انرژی غیرمستقیم eV2 ~هستند اما سطوح انرژی ساختار نواری باتغییرپیش ماده ایندیم تغییر می‌کند.ازطرفی، چگالی حامل‌های اکثریت الکترون نیز از cm-3 1017 × 1/ 2 تا cm-3 1019 × 9/2 باتغییردماونوع پیش ماده قابل تغییراست . بیشترین میزان چگالی حامل‌ها مربوط به لایه‌های حاصل از پیش‌ماده استاتی در دمای °C 420 است.