بررسی ویژگی های نوری، ساختاری و الکتریکی لایه نازکCuInSe2 به روش اسپری گرماکافت با بهینه سازی میزان سدیم در ساختار

لایه جاذب، قلب یک سلول خورشیدی است که در عملکرد آن نقش مهمی ایفا می کند. در سال های اخیر Cu(In,Ga)Se2 به عنوان لایه جاذب در سلول های خورشیدی کلکوژنی بسیار موردتوجه بوده است. در این پژوهش از روش لایه نشانی ارزان، سریع و با قابلیت تجاری اسپری گرماکافت به منظور ساخت لایه های CISeاستفاده شده است. سپس تاثیر زمان غوطه وری نمونه ها در محلول حاوی سدیم بر ویژگی های الکتریکی، نوری، ساختاری و ریخ شاسی لایه های اسپری شده بررسی و مقدار بهینه سدیم در ساختار معرفی شده است. آنالیزهای انجام شده برای بررسی ویژگی های مذکور، شامل الگوی پراش پرتوایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) با قابلیت آنالیز عنصری (EDS)، طیف سنجی عبوری (UV-Vis)، آنالیز الکتروشیمیایی موت شاتکی و اندازه گیری منحنی جریان- ولتاژ در تاریکی بوده است. نتیجه ها نشان می دهد که تغییر زمان غوطه وری در محلول و در نتیجه مقدارسدیم در ساختار، بر بلورینگی و ویژگی های ریخت شناسی لایه ها اثرگذار است. لایه های به دست آمده از زمان غوطه وری 15 دقیقه در مقایسه با زمان های 5 و 10 دقیقه ریزدانه تر بوده و در تصویرهای سطح مقطع عرضی نیز متخلخل هستند. درحالی که بهترین بلورینگی و بیش ترین تحرک پذیری حفره (cm2/V.s1-10 ~) برای نمونه با زمان غوطه وری 10 دقیقه به دست آمده است. با وجود آن که، همه لایه ها دارای رسانایی نوع p هستند، چگالی حامل های پذیرنده با نفوذ سدیم در ساختار از 1019~تا cm-3 1017 ~ تغییر کرده است. اگرچه، سطح های انرژی ساختار نواری با تغییر زمان غوطه وری تغییر قابل مشاهده ای نمی کند. البته با تغییر زمان غوطه وری گاف انرژی مستقیم از 38/1 تا eV 41/1 تغییر کرده است. به طوری که پهن شدگی گاف انرژی با مقدار eV 41/1 برای مقدار بهینه سدیم با زمان غوطه وری 10 دقیقه قابل مشاهده است. به طورکلی با توجه به نتیجه های به دست آمده از این پژوهش می توان با بهره گیری از مقدارهای بهینه شده سدیم در ساختار سلول خورشیدی از لایه CISe:Na در ساختارهای متفاوت اپتو الکترونیکی بهره برد.