Güneş pili uygulamaları için CZTS ince filmlerinin biriktirilmesi ve karakterizasyonu

(CZTS), bol miktarda bulunan ve çevreye dost dört elementten olus¸an p-tipi bir yarı iletken malzemedir. Ayrıca günes¸ ıs¸ınımından maksimum sayıda foton sog˘urmaya uygun yüksek ıs¸ık sog˘urma katsayısı ve bant aralıg˘ı deg˘erine (1,5 eV) sahiptir. Bu olumlu özellikler onu günes¸ pili uygulamalarının absorbans katmanı için mükemmel bir alternatif malzeme haline getirmektedir. Bu çalıs¸mada, Cu2ZnSnS4 (CZTS) ince filmleri, (2:1:1:4) stokiyometrik biles¸im oranında el spreyi pirolizi teknig˘i kullanılarak cam/FTO altlıklar üzerine bas¸arılı bir s¸ekilde biriktirildi. Kristal CZTS filmi üretmek için en iyi alttas¸ sıcaklıg˘ına göre optimize edildi. Tavlama sıcaklıklarının CZTS üz- erindeki etkisini görmek için ince filmler atmosferik kos¸ullar altında farklı sıcaklıklarda (250, 300, 350 ve 400 ◦C) tavlanmıs¸ ve tavlama sıcaklıg˘ı arttıkça kristal tane boyutunun arttıg˘ı ve ideal tavlama sıcaklıg˘ı 400 ◦C olarak belirlendi. Günes¸ pili uygulamalarına daha uygun Cu-fakir filmler üretmek için; CSTS filmlerin yapısal, optik ve elektriksel özellikleri XRD, SEM, EDS, UV-Vis ve I-V analizleri kullanılarak deg˘erlendirildi. Analizler en iyi alt tabaka sıcaklıg˘ının 400 ◦C oldug˘unu ortaya çıkardı ve EDS sonucu, zayıf Sn davranıs¸ı sergileyen CZTS ince filmi oldug˘unu kanıtladı. Bu filmler sog˘u- rucu katman olarak kullanılarak FTO/CZTS/CdS/ZnO cihazları üretildi ve karanlık ve AM1 ıs¸ık kos¸ulları altında akım-voltaj (I-V) ölçümleriyle karakterize edildi. Cu, Zn ve Sn konsantrasyonunun CZTS ince filmi üzerindeki etkisi de incelenmis¸tir. Bakır- dan fakir çinko bakımından zengin stokiyometrik olmayan oran (1.6:0.9:0.8:1.2) için uygulanan 400 ◦C'lik bir substrat sıcaklıg˘ı ve 400 ◦C'de bir tavlama sıcaklıg˘ı, CZTS ince filminin bas¸arıyla sentezlenmesini sag˘ladı. FTO/CZTS/CdS/ZnO cihazı, CZTS, CdS ve ZnO ince filminin bir cam FTO substratı üzerine biriktirilmesiyle bas¸arıyla üretildi ve elektriksel olarak karakterize edildi. Bu cihaz Cu/Zn + Sn = 0,79 ve Zn/Sn = 1.23' lük stokiyometrik olmayan oran ile %0.02' lik bir güç dönüs¸üm verimlilig˘i sag˘ladı. Bu tezin amacı olan FTO/CZTS/CdS/ZnO'dan olus¸an bir cihaz yapısının, düs¸ük maliyetli malzeme ve tam sprey piroliz biriktirme teknig˘i kullanılarak günes¸ pili olarak çalıs¸tırılabileceg˘i deneysel olarak ilk kez açıklıg˘a kavus¸turuldu. Anahtar Kelimeler: CZTS, Stichometry, Sprey pirolizi, FTO, Günes¸ pili.