بررسي ويژگي نوري، ساختاري و الكتريكي لايه نازك In2S3 به روش اسپري گرماكافت تحت تاثير دما و نمك اينديوم

pages | 2| Issue7volume|2020Summer harif.edumghorashi@kashanu.ac.irtaghavinia@s: *Correspondent Author26-35Investigation of the Optical, Structural and electrical properties of In2S3thin films prepared by spray pyrolysis by changing indium salts under different temperatures

لايه انتقال دهنده الكترون ETL ، نقش اساسي دركارايي سلول خورشيدي ايفا مي‌كند. درسال هاي اخير In2S3 به عنوان ETL درسلول هاي خورشيدي لايه‌نازك CZTS,Se ,CIGS,Se و پروسكايتي موردتوجه بوده است. لذا در اين پژوهش از روش ارزان اسپري گرماكافت به منظور ساخت لايه‌هاي In2S3 استفاده گرديده است. سپس تاثير دما و نوع نمك اينديوم بر ويژگي‌هاي الكتريكي، نوري، ساختاري و مورفولوژي لايه‌هاي In2S3 اسپري شده بررسي شده است. براي اين منظورازطيف سنجي‌هاي شناسايي شامل پراش اشعه ايكس XRD، ميكروسكوپ الكتروني گسيل ميداني FESEM با قابليت آناليزعنصري EDS ، طيف سنجي عبوري UV-Vis ، آناليز الكتروشيميايي موت شاتكي و مقاومت سنجي به روش پروب چهارنقطه اي استفاده شده است . بنابرنتايج حاصل ، تغيير پيش‌ماده اينديوم نمك كلريدي، نيتراتي و استاتي بر بلورينگي و ويژگي‌هاي مورفولوژيكي اثرگذار است. لايه‌هاي حاصل از نمك استات اينديوم درمقايسه با دو پيش ماده ديگر بشدت متخلخل هستند. درحالي كه بهترين بلورينگي و كمترين مقاومت الكتريكي صفحه‌اي با پيش‌ماده كلريدي بدست آمده است . بعلاوه مقدار مقاومت صفحه‌اي با افزايش دماي لايه‌نشاني بطورقابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد. اگرچه لايه‌هاي In2S3 همگي داراي رسانايي نوع n و گاف انرژي غيرمستقيم eV2 ~هستند اما سطوح انرژي ساختار نواري باتغييرپيش ماده اينديم تغيير مي‌كند.ازطرفي، چگالي حامل‌هاي اكثريت الكترون نيز از cm-3 1017 × 2/1 تا cm-3 1019 × 2/9 باتغييردماونوع پيش ماده قابل تغييراست . بيشترين ميزان چگالي حامل‌ها مربوط به لايه‌هاي حاصل از پيش‌ماده استاتي در دماي °C 420 است.

The Electron transport layer ETL plays an essential role in the solar cell Performance. In recent years, In2S3 has been used as ETL in photovoltaics such as CZTS, Se, CIG S, Se and Perovskite thin film solar cells. In this study, the easy and inexpensive spray pyrolysis method was used to fabricate In2S3 layers. The effect of indium salt type on the electrical, optical, structural and morphological characteristics of the as-sprayed In2S3 layers was investigated. Regarding this target, the Characterization techniques including X-ray diffraction XRD, Field emission electron microscopy FESEM equipped with elemental analysis EDS, UV-Vis spectrophotometer, Mott Schottky electrochemical analysis and four-point probe resistance analysis were used. The indium source chloride, nitrate and acetate salts has strong influence on the crystallinity and morphological properties. The layers resulted from precursor including indium acetate salt, are highly porous compared to the other two precursors. Whereas, the best crystallinity and lowest electrical surface resistivity by using the chloride salt were obtained. In addition, the surface resistance decreases dramatically with increasing substrate temperature. Although the prepared In2S3 layers all have n-type conductivity and indirect band gap of ~2 eV, the energy levels of the band structure varies by changing the Indium salt. The density of the majority carriers electrons also varies from 2.1 × 1017 cm-3 to 2.9 × 1019 cm-3. The highest carrier density is related to the sprayed layers at 420 °C consuming Indium acetate salt.