بررسي ساختاري لايه بافر كادميوم سولفيد تحت بازپخت در محيط‎هاي هوا و نيتروژن به منظور كاربرد در سلول‏هاي خورشيدي CIGS

Structural study of CdS buffer layer under annealing in the air and nitrogen ambiences for application in CIGS solar cells

كادميوم سولفيد يك تركيب نيمرسانا از گروه‏هاي II-VI با گاف انرژي 4/2 الكترون ولت است، كه يكي از تركيبات مهم براي ساخت ابزارهاي فوتوالكتريكي از جمله ابزارهاي فوتوولتائيك، سنسورهاي فوتوني و موجبرهاي نوري است. در اين مقاله، لايه نازك كادميوم سولفيد به روش حمام شيميايي بر بسترهاي شيشه‏اي لايه‏نشاني شد و نمونه‏ها به مدت 2 دقيقه در دماي 200 درجه در محيط‏هاي هوا و نيتروژن بطور جداگانه بازپخت شدند. نتايج حاصل از الگوهاي XRD نشان داد كه تحت هر دو نوع بازپخت، كادميوم سولفيد با ساختار هگزاگونال بدست آمد. با بازپخت در محيط نيتروژن قله‏هاي كادميوم سولفيد اندكي تيزتر شدند كه مي‏تواند به علت و افزايش تبلور و اندازه دانه‏ها است. با استفاده از رابطه شرر، اندازه دانه‏ها به ترتيب براي بازپخت در محيط‏‏هاي هوا و نيتروژن 24 و 29 نانومتر محاسبه شد. با انعقاد بيشتر دانه‏هاي كادميوم سولفيد در محيط نيتروژن تعداد مرزدانه‏ها در ساختار كاهش يافته و طيف عبور نيز افزايش ميزان عبور نور را نشان مي‏دهد. همچنين طيف جذب نيز گاف انرژي 32/2 و 36/2 الكترون ولت را به ترتيب براي بازپخت درهوا و نيتروژن نشان داد.

Cadmium sulfide is a II-VI compound semiconductor with energy band gap of 2.4 eV, which is one of the important materials for application in electro-optic devices such as photovoltaic devices, photon sensors and optical wave guides. In this work, CdS thin film was deposited on glass substrate using chemical bath deposition method and the produced samples were annealed for 2 min in temperature of 200°C individually in air and nitrogen atmospheres. The XRD pattern indicated that by both types of annealing, CdS films were obtained with hexagonal structure. With annealing in nitrogen ambience, peaks of CdS were little sharper which can be attributed to increased crystallinity and grain size. Using Scherrer equation, the grain size was determined for annealing in air and nitrogen to be 24 nm and 29 nm respectively. With coagulation of CdS grains in ambience nitrogen, the number grain boundaries in structure reduced and the transmission spectrum shows increase in cross light. Also, absorption spectrum resulted in band gap for annealing in air and nitrogen as 2.32 and 2.36 eV respectively.