CuInGaSe2 (CIGS) vật liệu đã được sử dụng như một chất hấp thụ ánh sáng trong fi lm tế bào năng lượng mặt trời mỏng do phù hợp năng lượng band-gap họ (~1.4 eV) và một sự hấp thụ cao coef fi cient (~104 cm-1) [1-3]. Tuy nhiên, indium và selen được sử dụng trong các tài liệu CIGS là rất hiếm trên trái đất, và điều này có nghĩa là có một số hạn chế trong tương lai gần, khi các hệ thống sản xuất năng lượng được xây dựng với quy mô lớn [1, 3]. Vì vậy, nó là cần thiết để phát triển vật liệu thay thế từ tài nguyên đất dồi dào, và vấn đề này đã kích thích nghiên cứu để phát triển các lớp hấp thụ thay thế bao gồm các nguyên tố đất dồi dào. Hiện nay, Cu2ZnSnS4 (CZTS) vật liệu đã trở nên quan tâm là có triển vọng vật liệu hấp thụ ánh sáng cho các thiết bị quang điện chi phí thấp, vì những vật liệu CZTS được làm bằng các nguyên tố đất dồi dào, và có môi trường thân thiện, hợp chất ổn định. Ngoài ra, CZTS vật liệu phù hợp cho các thiết bị quang điện do quang học thích hợp của nó band-gap (~1.4eV) andlargeabsorption coef fi cient (~104 cm-1) [2-6]. Phương pháp lắng đọng của CZTSthin LMS fi có thể là phần lớn phân loại fi ed thành một phương pháp hút chân không và một phương pháp không chân không. Các phương pháp hút chân không tự động có nhiều ưu điểm như khả năng tái cao với chất lượng cao và dễ điều khiển trong phần [1-3]. Tuy nhiên, phương pháp hút chân không dựa trên đã bị từ thấp tỷ lệ lắng đọng, chi phí sản xuất cao, và hạn chế precurso rmaterials.On otherhand, phương pháp không chân không có lợi thế về trình tự tương đối dễ dàng xử lý, tốc độ tăng trưởng cao, và chi phí sản xuất thấp [1- 6], mặc dù họ bị từ thiết bị hiệu suất tương đối thấp. Đặc biệt, điều quan trọng để chuẩn bị tiền thân mực phù hợp trong phương pháp không chân không là quá trình lắng đọng và được xác định bởi tính chất của mực in tiền. Trong nghiên cứu này, các loại mực CZTS đã được chuẩn bị ở nhiệt độ phòng bằng cách sử dụng tiền chất clo dựa (CuCl2, ZnCl 2, và SnCl2) và natri clorua (NaCl) như là một chất xúc tác kết tinh đã được bổ sung để điều tra tác dụng của NaCl trong ủ phản ứng process.Thechemical cho việc tổng hợp các loại mực CZTS đã được kích hoạt bằng một phương pháp sonochemical và CZTS fi depositions lm được thực hiện bằng phương pháp phun. Hơn nữa, chúng tôi đề xuất các cơ chế để nâng cao tinh do NaCl ngoài.
Thông tin chi tiết thí nghiệm CuCl2 (97%, Aldrich), ZnCl2 (98%, Aldrich), SnCl2 (98%, Aldrich) và thiourea (99%, Aldrich) được sử dụng như vật liệu tiền thân để chuẩn bị CZTS mực tinh. 2methoxyethanol (99,3%, Aldrich) được sử dụng làm dung môi, Monoethanolamine (99%, TCI) được sử dụng làm chất ổn định để ngăn chặn sự hình thành sớm của kết tủa, và NaCl được thêm vào như là chất xúc tác. Tỷ lệ nguyên tử của Cu, Zn, Sn, và S tiền thân được sử dụng trong quá trình tổng hợp là 2: 1: 1: 4, và nồng độ NaCl (99,9%, Aldrich) là đa dạng 0-0,04 mmol để nghiên cứu tác động của NaCl thêm vào. Đầu tiên, CuCl2, ZnCl 2, SnCl2 và NaCl hòa tan vào hỗn hợp của 2-methoxyethanol và Monoethanolamine (MEA), và sau đó thiourea được thêm vào dung dịch được chuẩn bị. Khi chuẩn bị các giải pháp được sonochemically điều trị trong 30 phút ở nhiệt độ phòng, và sức mạnh siêu âm là 30 W liên tục đã áp dụng bằng cách sử dụng một máy siêu âm hoạt động ở 20 kHz (Sonics & Vật liệu, VCX 750). Sau khi phản ứng sonochemical, một giải pháp màu xám đen tối được mua lại, và điều này CZTS mực được phun lên chất nền thủy tinh Mo-tráng, giữ cho nhiệt độ bề mặt ở 150◦C để loại bỏ các solventandstabilizerduringthespray-coatingprocess.Thespray-coatingiscarriedoutfor 2 phút ở tốc độ phun 1 ml / phút. Như chưa lưu ký CZTS LMS fi fi nally kết dính trong chân không cho 1 h. ThestructuralpropertiesofCZTS fi lmsareinvestigatedbyX-raydiffractometer (XRD, Philips X'Pert-APD), và các tính chất quang học của các LMS fi được nghiên cứu bởi UV-Vis NIR phổ kế (Varian, Cary 5000). Các hình thái của CZTS LMS fi được đặc trưng bằng cách quét kính hiển vi điện tử (SEM, Hitachi S-4200) hoạt động ở 25 kV, và phân tích nguyên tố của các LMS fi được thực hiện bằng cách sử dụng một máy quang phổ tán sắc năng lượng X-ray (EDS và EMAX).
Kết quả và thảo luận Hình 1 (a) và 1 (b) nhiễu xạ chương trình X-ray (XRD) mô hình của CZTS LMS fi được hình thành bằng cách sử dụng một mực bình thường và CZTS chứa NaCl, tương ứng. Tất cả các LMS fi CZTS thấy diffractionpeaksfromthe rõ ràng (112), (220), và (312) crystalplanesirrespectivelyofannealing
tải bởi [Hàn Quốc Đại học] tại 14:13 ngày 04 Tháng 1 năm 2015
146 / [398] HT Kim et al.
Hình 1. Nhiễu xạ tia X (XRD) mô hình như chưa lưu ký và ủ CZTS LMS fi: (a) CZTS LMS fi lưu ký sử dụng mực bình thường và (b) CZTS LMS fi được hình thành bằng cách sử dụng mực CZTS chứa NaCl.
processandNaCl, inwhichthepeakscorrespondtokesteritephase (JCPDScard26-0575). Giai đoạn kesterite có một tế bào có bốn gốc đơn vị bao gồm các nguyên tử lưu huỳnh vị trí trong một khuôn mặt trung tâm khối (fcc) sublattice và các nguyên tử khác (Cu, Zn, và Sn) chiếm một nửa trong số các trang web kẽ tứ diện trong S sublattice [5, 7, 8] . Các mẫu XRD của CZTS fi lmsformedfromthenormalCZTSinksandinkscontainingNaClexhibitslightdifference trong chiều rộng toàn ở nửa tối đa (FWHM) giá trị, nhưng sự hiện diện của NaCl không thay đổi LMS fi thecrystallinephasesofCZTS, whetherthe fi lmsareannealedornot.Inaddition, nhiễu xạ cao điểm NaCl được quan sát một cách độc lập trong phổ XRD, như thể hiện trong hình. 1. impliesthat theNaCl IsNot intotheCZTS hợp materialsand justactsasacatalyst liệu này toplayimportant rolesinenhancing thecrystallinityofCZTS fi lms.Thevariation của FWHM giá trị và kích thước hạt của CZTS LMS fi là hàm của nồng độ NaCl được hiển thị trong hình. 2. Kích thước hạt của CZTS được tính toán bằng cách sử dụng phương trình của Scherrer, và các phương trình được cho bởi [9]:
D =
0.9λ (B -b) cosθ
(1)
nơi, D là kích thước hạt, λ là bước sóng của CuKα nguồn X-ray, B là giá trị FWHM của đỉnh nhiễu xạ, b là đường mở rộng cụ, và θ là góc nhiễu xạ. Kích thước hạt của CZTS LMS fi tăng lên cùng với sự gia tăng của nồng độ NaCl và existenceofNaClasacatalystplaysaninterestingroletodeterminethecrystallinity.Thus, theincreaseofgrainsizeiscloselyrelatedtotheelectrontransferduringthecrystallization
đang được dịch, vui lòng đợi..