14535

14535

سنتز و بررسي خواص اپتيكيلايه هاي نازك كالكوژنيتي به روش PLD

كارشناسي ارشد

سراميك

اسفندماه 1393

اسفندماه 1393

دكتر علي بيت اللهي

دكتر سيدمحمد مهدوي

مواد و متالورژي

چكيده در سال¬هاي اخير، نانوذرات به علت قابليت كاهش هزينه¬ي ساخت سلول¬هاي خورشيدي بر پايه¬ محلول، به عنوان جاذب نورخورشيد به صورت گسترده¬اي مورد بررسي قرار گرفته¬اند. در ميان مواد كانديد، تركيبات نيمه¬هادي سه¬تاييI-III-VI2،مورد توجه زيادي واقع شده¬اند.در اين ميانتركيب كالكوپيريتيCuInS2 با گاف انرژي مستقيمeV53/1، ضريب جذب بالا (cm-105)،پايداري و ثبات بالا در دراز مدت و تلورانس وسيع نسبت به تغييرات تركيبي به عنوان يك ماده¬ اميد¬بخش مطرح شده است. يكي از پارامتر¬هاي محدودكننده¬ي توليد انبوه اين سلول¬ها، كمياب بودن عنصر In است.از طرف ديگر در عمل، سلول¬هاي خورشيدي تك اتصال بهينه داراي گاف انرژي در محدوده¬ي nm1250-950هستند.در اين ارتباط، اخيراً جانشين¬-سازي اينديم با عناصر غيرسمي و فراوان مورد بررسي قرارگرفته است. درگام اول اين تحقيق، سنتز تركيبات كالكوژنيتي CuIn1-xFexS2 به روش ساده و تك¬مرحله¬اي پوليول انجام گرفت. از تكنيك¬هاي XRD، XPS، SEM،uv-vis، STM به ترتيب جهت بررسي تركيب فازي و ساختار بلوري، تركيب و حالت شيميايي، مورفولوژي، خواص نوري و الكتروني استفاده شد. نانوذرات CIS با استفاده¬ از پيشماده¬ي اينديم استيل¬استونات به صورت مخلوطي از دو پلي¬مورف كالكوپيريت و ورتزيت حاصل گرديد. نتايج نشان داد تركيب فازي و مورفولوژي ذرات به شدت تحت تأثير نوع پيش¬ماده است. پيش¬ماده¬هاي كلريدي جهت سنتز تركيبات محلول¬جامد با ساختار بلوري كالكوپيريت به¬كار گرفته شد. بررسي چگالي حالات با استفاده از تكنيك STM، ايجاد باند مياني در ناحيه¬ي باند ممنوعه و افزايش هدايت نوع p را نشان داد. در گام بعدي، تركيبات CIS و CFS به روش رسوب ليزرپالسي لايه¬نشاني گرديد و عمليات حرارتي آنها نيز مورد بررسي قرارگرفت. از تكنيك¬هاي XRD، SEM، AFM، uv-vis براي بررسي لايه¬ها استفاده شد. لايه¬نشاني تركيب CIS، با نرخ تكرار Hz10و انرژي mJ/pulse100 توسط ليزر اگزايمر (KrF) در دماي محيط و ℃200، انجام شد. تشكيل ميكروصفحات روي سطح لايه¬ها حين عمليات حرارتي در دماي ℃500 مشاهده گرديد. نهايتاً فيلم¬هاي دولايه¬اي CIS با لايه-نشاني متوالي تركيبات استوكيومتري و غني از اينديم تهيه شد. با عمليات حرارتي اين لايه¬ها روي هات¬پليت تحت اتمسفر H27٪ + Ar، تركيب فازي تتراگونال، در دماي ℃500 حاصل گرديد. لايه نشاني تركيب CFS، با استفاده از ليزرهاي حالت¬جامد Nd:YAG و اگزايمر KrF با تغيير پارامترهاي مختلفي بررسي شد. فاصله زيرلايه – هدف cm7 به علت كاهش قابل توجه تعداد قطرك¬ها مناسب است. نرخ تكرار در محدوده¬ي Hz30-5 بررسي شد. به نظر مي¬رسد نرخ تكرار Hz20-10، براي لايه¬نشاني اين تركيب مناسب است. واژه‌هاي كليدي:CuInS2، تركيبات محلول¬جامد CuIn1-xFexS2، سنتز پوليول، رسوب ليزر پالسي.