لايه جاذب CZTS تهيه شده به روش اسپري پايروليزيز: كانديد بالقوه براي كاربردهاي فوتوولتائيك

CZTS absorbing layer prepared using spray pyrolysis technique: A potential candidate for photovoltaic applications

لايه هاي نازك (Cu2ZnSnS4 (CZTS در بازه دمايي 260-325 oC با استفاده از محلول آبي كلريدهاي مس، روي، قلع و تيوره بر روي زيرلايه شيشه به روش اسپري پايروليزيز تهيه شدند. نتايج حاكي از شكل گيري ساختار تك فاز كستريت بسبلوري با سمتگيري ترجيحي (102) افزايش اندازه بلورك ها در حدود 7 تا 19 nm با افزايش دماي زيرلايه است. تصاوير AFM نشان داد كه سطح لايه ها بطور يكنواختي از نانوذرات كروي شكل پوشش يافته اند. بررسي هاي اپتيكي نشان داد لايه ها از گاف نواري مستقيم در محدوده 1/44 تا 1.56 eV كه نزديك به گاف نواري ايدهال براي بالاترين بازده سلول خورشيدي از نظر تئوري ميباشد برخوردارند. مطالعات الكتريكي بيانگر رسانش نوع p در تمامي نمونه ها بوده و تراكم و تحرك حفره ها با افزايش دماي زيرلايه افزايش يافت.

Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films were deposited on the glass substrate by spray pyrolysis method using an aqueous solution of copper chloride, zinc chloride, tin chloride and thiourea in the substrate temperatures of 260-335 oC. Results indicate the formation of a kesterite single phase with a polycrystalline nature with preferred orientation along (102) plane and increase in crystallite sizes in the range of 7 to 19 nm with increasing the substrate temperature. AFM images showed that the surfaces of the layers uniformly covered with spherical shaped nano-particles. Optical studies showed the layers have a direct band gap in the range of 1.44 -1.56 eV which is close to the ideal band gap for the highest theoretical conversion efficiency of solar cell. The electrical studies indicated that all these samples had a p-type conductivity, and the hole density and mobility increased with increasing the substrate temperature.