Güneş hücreleri için emici tabaka olarak CZTS ince filminin sentezi ve karakterizasyonu

Farklı kalınlıktaki Cu2ZnSnS4 (CZTS) ince filmler, kimyasal sprey piroliz tekniği kullanılarak 350 °C sıcaklıkta tutulan cam altlıklar üzerine hazırlanmıştır. CZTS ile hazırlanan filmlerin yapısal, optik ve elektriksel özellikleri, X-ışını kırınımı (XRD), Raman spektroskopisi, Alan emisyon taramalı elektron mikroskobu (FESEM) ve UV-görünür spektrofotometri kullanılarak incelenmiştir. X-ışını kırınım sonuçları, hazırlanan filmlerin tetragonal tipte, kesterit fazında polikristal bir yapıya sahip olduğunu gösterdi. Kristallerin boyutu Scherer yöntemi kullanılarak hesaplandı ve kalınlıktaki artışla kristal boyutunun arttığı tespit edildi. Raman spektroskopisi, tüm numunelerde CZTS bileşiğinin ana pikleri olan 324, 338, 330, 325, 334 cm-1 değerlerini gösterdi ve tetragonal oluşumu doğruladı. Alan emisyon taramalı elektron mikroskobu (FESEM) sonuçları, hazırlanan filmlerin güzel ve homojen bir şekilde birbirine dolanmış ince dallar halinde oluştuğunu gösterdi. Optik özellikler UV-görünür spektrofotometri kullanılarak incelendi ve yasak enerji aralığı (Eg) değerleri, Tauc grafiği kullanılarak hesaplandı ve kalınlık artışıyla (1.72'den 1.56 eV'ye) düştüğü tespit edildi. Hazırlanan numunelerin yüksek soğurma katsayısına α>104 cm-1 sahip olduğu görüldü. Bu yüksek soğurma katsayısı güneş pili uygulamaları için gereklidir. Hall etkisi ölçümleri, hazırlanan filmlerin (p-tipi) olduğunu ve film kalınlığındaki artışla (0.59 μm - 3.3 μm) yüklü parçacıkların mobilitesinin 1.33 ten 30.5 𝑐𝑚2𝑉.𝑠⁄ ve iletkenliğinde 0.015 den 0.069 (Ω.cm)-1 arttığı gözlendi. (CZTS) film hazırlamak için, molar kütleli Bakır klorür (CuCl2) (134,45 g/mol), Çinko asetat dihidrat (C4H10O6Zn) (219,5 g/mol), Kalay (II) klorür (SnCl2) (189,6 g/mol) ve Kükürt kaynağı olarak tiyoüre (CH4N2S) (76.12g/mol), oda sıcaklığında saf su (H2O) ile Etanol (C2H6O) ile çözülmüş. Molar konsantrasyonlar şu şekilde kullanıldı, 0.2 molar bakır klorür, 0.1 molar çinko asetat dihidrat, 0.1 molar kalay (II) klorür ve 1 molar tiyoüre. Sülfür iyonlarının (tiyoüre) konsantrasyonu, filmin büyümesinin son reaksiyonu sırasında cam alt tabakaların ısınması nedeniyle büyük bir miktarı buharlaşacağından, birden çok kez iki katına çıkar, formül [Cu/(Zn+Sn)]=1 karşılar bileşik (CZTS) için denklik formülü. Nihai çözeltinin hacmi (50 ml) idi. Kimyasal sprey piroliz kullanılarak çözelti 350°C'de 10 saniye ısıtılan cam yüzeyler üzerine püskürtüldü ve daha sonra numuneler orijinal sıcaklığına dönene kadar 1 dakika bırakıldı, ardından filmin kalınlığına bağlı olarak birkaç kez püskürtmeye devam edildi hazırlıklı olmak Püskürtme işlemi sırasında numuneler hareket eder (döner) ve en iyi film homojenliğini elde etmek için püskürtme miktarını düzenler. Püskürtme işleminden sonra hazırlanan filmlerin kristal büyütme sürecini tamamlaması için numuneler elektrikli ısıtıcı üzerinde bırakılır. Daha sonra ani soğumanın hem filmlere hem de yüzeylere olumsuz etkisi olmasın diye kademeli olarak soğumaya bırakılır. Kimyasal sprey piroliz tekniği kullanılarak cam altlıklar üzerine farklı kalınlıklarda biriktirilen (CZTS) filmlerin yapısal, optik ve elektriksel ölçümlerinin sonuçları, bu tür malzemelerin davranışını açıklayan teorik ilkelere göre sunulacak ve analiz edilecektir. değişen kalınlığın şekillendirilmiş (CZTS) filmlerin fiziksel özellikleri üzerindeki etkisini bilmek için.