بررسي خواص ساختاري و اپتيكي لايه‌هاي نازك 4ZnSnS2Cu تهيه شده به روش سل- ژل چرخشي

Study of Structural and Optical Properties of Cu2ZnSnS4 Thin films Synthesized by Spin Sol-Gel

در اين بررسي نخست لايه ­هاي نازك (CZTS) 4ZnSnS2Cu به روش سل- ژل چرخشي روي بسترهاي شيشه­ اي نشانده شدند و سپس تاثير تغيير نسبت نمك ­هاي فلزي، عمليات بازپخت و بازپخت در حضور بخارگوگرد بر خواص ساختاري و ريخت­ شناسي و اپتيكي لايه­ ها بررسي شدند. نتايج بدست آمده از اين پژوهش نشان دادند كه ساختار همه لايه­ هاي نشانده شده كسترايت است. همچنين بررسي و مقايسه نتايج نشان دادند كه با افزايش غلظت روي و كاهش غلظت مس در محلول انباشت و عمليات بازپخت كيفيت لايه­ ها بهبود يافته و فازهاي ثانويه تضعيف مي­ شوند. گاف انرژي نمونه ­هاي بازپخت شده در بازه eV 40/1 - eV 50/1 بدست آمد كه اين در گستره­ ي انرژي مناسب براي استفاده از اين نمونه­ ها به عنوان لايه جاذب در ساخت سلول­ هاي خورشيدي است. مقايسه نتايج بدست آمده در رفتارسنجي نمونه­ ها نشان داد كه ريخت­ شناسي، خواص ساختاري و اپتيكي لايه­ هاي نازك CZTS بازپخت شده در حضور گوگرد از نمونه­ هاي ديگر بهتر است.

In this study Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films were deposited by sol–gel spin coating on glass substrates and the effect of metal salts ratio, annealing treatment with and without sulfur vapor on structural, morphological and optical properties of CZTS films were investigated. Our results were showed that all CZTS thin films have kesterite structure. Moreover increasing of zinc concentration and decreasing of copper content in deposition solution and annealing treatment improved crystallite quality and destructed secondary phases. The band gap energy of the annealed samples was in the range of 1.40 to 1.50 eV, which is convenient for application in solar-cells as an absorber layer. Comparison of the results showed that the morphology, structural and optical properties of annealed CZTS thin films in presence of sulfur are better than other samples.