نام پژوهشگر: مهرداد مهرجویی
مهرداد مهرجویی مهرداد مرادی
یکی از تجهیزاتی که در تامین انرژی پاک به بشر کمک میکند سلولهای خورشیدی است. اما سلولهای خورشیدی cigs به دلیل آنکه عنصر ایندیوم در آن بکار رفته است، از انواع دیگر سلولهای خورشیدی پایدارتر است و همچنین قابل حمل و نسبتاً ارزانتر میباشد. در این تحقیق نکات مربوط به لایهنشانی مولیبدن که برای اتصال پشتی در سلول خورشیدی cigs بکار میرود، مورد توجه قرارگرفت و مشکلات اکسید شدن، ترکخوردگی و قطع شدن این لایه با بکار بردن تجهیزات خلاء مناسب برطرف شد. بطوریکه در فشار mbar 2-10 و دمای ℃ 500 لایهی مولیبدن اکسید نشد و ظاهر آن هیچگونه تغییر قابل توجهی نکرد. همچنین با بررسی بیشتر، ضخامت بهینهای برای لایههای عناصر مس، ایندیوم و گالیوم تعیین شد. تغییر ضخامت لایههای مس و ایندیوم در نوع رسانندگی در نیمرسانای cigs تغییر ایجاد میکند و تاثیر بسزایی در اندازهی دانههای بلور cigs دارد. با بهینهکردن ضخامت لایههای مس و ایندیوم، بلور cigs به حداقل نقص بلوری رسید. بطوریکه نتایج آنالیز دستگاه پراش پرتو ایکس (xrd) نشان دادند، قلههای مشخصهی مربوط به cigs بسیار تیز و بلند بودند. خصوصاً قلهی مربوط به صفحهی (112) بلور cigs به مقدار 2378 رسید، که مقدار قابل قبولی است. مشکل بزرگی که در طی ساخت لایهی cigs وجود داشت، عدم نفوذ سلنیوم کافی در بلور بود. بطوریکه با افزایش ضخامت لایهی سلنیوم نفوذ این عنصر در بلورcigs تغییر چشمگیری نداشت و باعث ظهور فازهای اضافی مثل cu2se در کنار بلورcigs میشد. بنابراین عمدهترین تحقیقات در فرایند ساخت روی مرحلهی لایهنشانی سلنیوم و بازپخت انجام شد و با اعمال تغییراتی در روش سلنایز منجر به نفوذ بیشتر سلنیوم در بلور cigs شد. این تغییرات شامل تغییر فاصلهی زیرلایه از بوته سلنیوم به مقدار cm 3 و تغییر فشار بخارسلنیوم درون سیستم سلنایز به اندازهی mbar 4 بود. همچنین شار عبوری گاز نیتروژن درون سیستم از sccm 20 به sccm 7 تغییر یافت تا بخار سلنیوم آرامتر از روی زیرلایه عبور کند و فرصت نشستن روی زیرلایه را داشته باشد. این تغییرات باعث شد که نسبت اتمی سلنیوم به کل فلزات دیگر، در بلور cigs از مقدار حدود 45/0 به مقدار مناسب 98/0 برسد. با انجام مرحلهی سلنایز به روشهای متفاوت، هر مرتبه علاوه بر اندازهگیری اندازه دانه مقاومت سطحی نیز اندازهگیری میشد. مقاومت سطحی نمونهای که نسبت اتمی سلنیوم به کل فلزات آن 98/0 بود اندازهگیری شد و معلوم گشت که برای این نمونه، مقاومت سطحی مقدار /□ω 71 را دارد.