ساخت و بهینه سازی لایه فعالcigs به منظور کاربرد در سلول های خورشیدی نانو ساختار

در سال های اخیر سلول‏های خورشیدی لایه نازک cigs به دلیل بازدهی بالا و هزینه های پائین تولید در مقایسه با انواع دیگر سلول ها، بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته‏اند. به دلیل اهمیت و نقش تعیین کننده لایه cigs در بازدهی این سلول ها، در این پایان نامه به بررسی ساخت و بهینه سازی لایه فعال cigs پرداخته شده است. بدین ترتیب به منظور رشد لایه های cigs در مرحله اول پیش ماده های فلزی مس-ایندیوم-گالیوم روی زیرلایه های شیشه ای پوشیده شده با مولیبدن به روش تبخیر حرارتی لایه نشانی شدند. سپس در مرحله بعد به منظور نفوذ سلنیوم به ساختار و شکل‎گیری لایه cigs، فرایند سلنیوم دار کردن پیش ماده های فلزی انجام شد. در پایان نیز یک لایه آلومنیوم با ضخامت nm 200 به عنوان الکترود رویی بر روی لایه های cigs لایه نشانی شد. نتایج حاصل از بررسی لایه های رشد داده شده نشان می دهد که با افزایش ضخامت لایه های ایندیوم از nm 250 به nm 300، نسبت های اتمی cu/(in+ga) و ga/(in+ga) در ترکیب لایه های cigs به ترتیب از 42/1 به 89/0 و از 32/0 به 16/0 کاهش یافت. و سرانجام با ثابت ماندن ضخامت پیش ماده ها و تغییر در شرایط فرآیند سلنیوم دار کردن آن ها که شامل استفاده از بوته در بسته و انجام این فرآیند به صورت دو مرحله ای می باشد، توزیع عناصر در ترکیب لایه cigs رشد داده شده تغییر یافت به طوری که مقادیر اندازه گیری شده برای درصد اتمی عناصر موجود در ترکیب مطابق با استوکیومتری بهینه لایه های cigs گردید. علاوه بر این نتایج نشان می دهد که انجام فرآیند سلنیوم دار کردن دو مرحله ای و استفاده از بوته در بسته منجر به افزایش فشار بخار سلنیوم و در نتیجه افزایش مقدار سلنیوم، همچنین توزیع یکنواخت دانه ها، متراکم تر شدن مورفولوژی سطح لایه، افزایش بیشتر عبور نوری و افزایش گاف انرژی لایه cigs و به طور کلی کاهش تعداد نواقص در این لایه می گردد. در نهایت در اندازه‎گیری مشخصه های جریان-ولتاژ لایه cigs سلنیوم دار شده با روش دو مرحله ای مقادیر مربوط به ارتفاع سد پتانسیل، عامل ایده‏آل، نسبت یکسو سازی و چگالی جریان اشباع معکوس به ترتیب برابر با ev 4، 765/25، 91/4 و ma/cm2 598/54 به دست آمد.