تاثیر عملیات حرارتی در دماهای پایین بر خواص ساختاری، اپتوالکترونیکی و مورفولوژی لایه‌های نازک In2S3 رشد یافته به روش تبخیر حرارتی با زیرلایه Bk7

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

حیدر ایزدنشان ¹

1 - استادیار، گروه فیزیک حالت جامد، واحد مر.ودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران

تاریخ دریافت : 1404/03/26 تاریخ پذیرش : 1404/05/15 تاریخ انتشار : 1404/03/18

کلید واژه: فیلم ها لایه نازک, سولفید ایندیوم, عملیات حرارتی, طیف سنجی رامان, سلول خورشیدی لایه نازک ,

چکیده مقاله :

در سلول‌های خورشیدی لایه نازک مبتنی بر مواد نیم رسانای چند جزئی مانندCuInxGax-1Se2، تشکیل یک لایه بافر بین لایه جاذب نوع p و نوع n با مقاومت کم نقش مهمی ایفا می‌کند. ماده لایه بافر معمولاً لایه‌هایی با رسانایی نوع n است که بر اساس ترکیبات نیمه‌هادی با شکاف باند وسیع، مانند سولفید کادمیوم(CdS)، که از محلول‌های نمکی رسوب داده شده‌اند، ساخته می‌شوند. استفاده از لایه‌های CdS تهیه شده به روش تبخیر شیمیایی با ضخامت 40 تا 100 نانومتر در سلول‌های خورشیدی مبتنی بر ترکیبات CuInxGax-1Se2 منجر به بازده حدود 21٪ برای مبدل‌های نوری لایه نازک شد. به دلیل سمی بودن سولفید کادمیوم محققین به دنبال جایگزین هایی برای این ماده در قطعات الکترونیک می باشند. در حال حاضر، ترکیبات نیمه‌هادی از نوع B³₂C⁶₃ (که در آن B³₂ معادل Al، Ga،In و C6 معادل S، Se، Te است) به طور گسترده برای استفاده در ایجاد سلول‌های خورشیدی لایه نازک مقاوم در برابر تابش با راندمان بالا مورد مطالعه قرار می‌گیرند. از این دسته از ترکیبات، ترکیب دوتایی In₂S₃ مورد توجه قابل توجهی است. بنابراین هدف از این مقاله به دست آوردن داده‌های جدید در مورد ریزساختار و خواص نوری لایه‌های نازک In₂S₃ بسته به روش‌های تولید آنها می باشد. نتایج این کار می تواند باعث پیشرفت و توسعه فناوری سول های خورشیدی لایه نازک گردد.

چکیده انگلیسی:

In thin-film solar cells based on multi-component semiconductors like CuInₓGaₓ₋₁Se₂ (CIGS), the buffer layer between the p-type absorber and low-resistance n-type layer plays a crucial role. Typically, n-conductive buffer layers employ wide-bandgap semiconductors such as cadmium sulfide (CdS) deposited from chemical solutions. Chemically vapor-deposited CdS layers (40-100 nm thick) in CIGS solar cells have achieved ~21% conversion efficiency. However, due to CdS toxicity, researchers are seeking alternative materials. Current investigations focus on B³₂C⁶₃ semiconductor compounds (where B³₂ = Al/Ga/In and C⁶₃ = S/Se/Te) for developing radiation-resistant, high-efficiency thin-film solar cells. Among these, the binary compound In₂S₃ has shown particular promise. This study aims to obtain new data on the microstructure and optical properties of In₂S₃ thin films as functions of deposition methods, with potential implications for advancing thin-film photovoltaic technology.

منابع و مأخذ:

1. Reddy KK, Reddy PR, Reddy PS. Annealing temperature induced phase transformation in In₂S₃ thin films and its impact on
optical and electrical properties. Journal of Alloys and Compounds.* 2020;831:154788. 2. Souilah M, Lafane S, Abdelli-Messaci S, Kerdja T. Structural and optical properties of thermally evaporated In₂S₃ thin films:
Effect of annealing in sulfur atmosphere. Materials Science in Semiconductor Processing. 2019;101:32–39. 3. Ouerghi A, Ben Nasr T, Turki-Kamoun N. Effect of post-deposition annealing on the properties of In₂S₃ thin films for
photovoltaic applications. Thin Solid Films. 2021;732:138780. 4. Mariappan R, Ponnuswamy V, Ragavendar M, Chandra Bose A. Thermal annealing induced enhancement in the optical and electrical properties of In₂S₃ thin films deposited by thermal evaporation. Journal of Materials Science: Materials in
Electronics. 2018;29(12):10296–10304. 5. Gedi S, Reddy VRM, Pejjai B, Park C. Impact of annealing on the microstructural and optoelectronic properties of
thermally evaporated In₂S₃ thin films for buffer layer applications. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2016;157:28–36. 6. Nguyen TKT, Le HT, Dao VA, Choi J, Yi J. Tuning the optical bandgap and microstructure of In₂S₃ thin films through post-
deposition annealing for solar cell applications. Applied Surface Science. 2022;571:151324. 7. Moutinho HR, Dhere RG, Jiang CS, Al-Jassim MM. Effects of annealing on the properties of In₂S₃ thin films grown by
thermal evaporation. Journal of Vacuum Science & Technology A. 2015;33(2):021502. 8. Pathan, H.M., Lokhande, C.D., Kulkarni, S.S., Amalnerkar, D.P., Seth, T. and Sung-Hwan, Han. (2005). Materials Research
Bulletin, 40(6), 1018. 9. Ranjith, R., Teny Theresa John, Sudha Kartha, C., Vijayakumar, K.P., Abe, T. and Kashiwaba, Y. (2007). “Post-deposition annealing effect on In2S3 thin films deposited using SILAR technique”, Materials Science in Semiconductor Processing, 10(1),
49. 10. Bhira, L., Essaidi, H., Belgacem, S., Couturier, G., Salardenne, J., Barreau, N. and Bernede, J. C. (2000). Phys. Status Solidi
A. 181, 427. 11. Izadneshan H, Gremenok VF. Influence of annealing on the optical parameters of In₂S₃ thin films produced by thermal
evaporation. Journal of Applied Spectroscopy. 2014;81(2):297-300.