Cu2ZnSnS4 ve Cu2MnSnS4 İnce Filmlerin Sentez ve Karakterizasyonu

Abstract

Farklı metallerin ikamesi ile düşük maliyetli ve kolay kontrollü biriktirme sistemlerinin kullanılması avantaj sağlamaktadır. Bu çalışmada Cu2ZnSnS4 (CZTS) filmleri ve alternatif bir soğurucu katman olarak Cu2MnSnS4 (CMTS) ince filmleri dönel kaplama yöntemiyle 240?C alttaş sıcaklığı altında 30 ve 40 ccm Ar:H2S akış altında tavlanarak başarıyla biriktirildi. CZTS tabanlı ince film güneş pillerinin geliştirilmesinde, antisit kusurlarının katyon ikamesi yoluyla azaltılması büyük ilgi görmüştür. Bu incelemede, Zn yerine Mn metalin kullanılmasının etkisi tartışıldı. Teorik olarak Shockley- Queisser sınır değerlerine göre CZTS 1,52-1.54 eV bant aralığına, CMTS ise 1.37-1,48 eV bant aralığına ve her iki malzemede (104cm-1) üzerinde büyük bir soğurma katsayısına sahiptir. Bu durum CMTS ince filmini de olası bir fotovoltaik malzeme haline getirir. Filmler doğrudan optik bant aralıklarına sahiptir. Yapısal analiz sonucunda örneklerin mikro yapı, gerinim değeri, kristal büyüklüğü ve dislokasyon yoğunluğu hesaplandı. Filmler (112) tercihli büyüme düzlemine sahip olup yapısı CZTS kesterite, CMTS ise stannite yapıda olduğu görüldü.