الخواص التركيبية، المورفولوجية والضوئية للأغشية الرقيقة من مركب (نحاس- زنك – قصدير – كبريت) الملدنة باستخدام المشتق الأول لمنحنى التحليل الوزني الحراري لتطبيقات الخلايا الشمسية
Title Structural, morphological and optical properties of annealed Cu2ZnSnS4 thin films using the first derivative of TGA curve for solar cell applications
الباحث الرئيس عبدالله رجاءالله دليم المحمدي
الباحثون المشاركون
التخصص: الفيزياء
التخصص الدقيق: فيزياء تطبيقية
المستخلص: الخواص التركيبية، المورفولوجية (شكلية) والضوئية للأغشية الرقيقة من مركب (نحاس- زنك – قصدير – كبريت، Cu2ZnSnS4) المرسب بطريقة التبخير الحراري علي شرائح زجاجية كدالة لدرجة حرارة التلدين للمشتق الاول لمنحنى التحليل الوزني الحراري، وكانت سماكة الشرائح في حدود 900 نانومتر. ولقد تم دراسة الخواص التركيبية والتكوينية بواسطة حيود الاشعة السينسة، الميكرسكوب الالكتروني الماسح، مطياف رامان وقياسات الامتصاص الصوئي. ولقد أظهرت جميع الشرائح الشكل التركيبي لمعدن الكبريتيد الغني بالزنك (kesterite) مع اتجاه مفضل على اتجاه (112)، وتم دراسة اختلافات المعاملات التركيبية (ذات الطول الميكروني) مثل الحجم البلوري وانفعال الشبكية مع درجة حرارة التلدين. ولقد أوضحت النتائج أن أحجام البلورات تزداد وانفعالات الشبكية يقل بزيادة درجة حرارة التلدين ولقد أظهر الميكرسكوب الالكتروني الماسح تكتل (تجمع) كبير في حجم البلورات للشرائح الملدنة عند 500 درجة مئوية. وتم حساب طاقة الفجوة من اشتقاقات اطياف الامتصاص التي اظهرت انها تتناقص بزيادة درجة حرارة التلدين. ولقد أكدت النتائج ان الشريحة الرقيقة من المركب (CZTS) الملدنة عند 500 درجة مئوية أظهر تكتلاً كبيراً من الحبيبات (البلورات) وطاقة فجوة مثالية (1,28 الكترون فولت) كطبقة ممتصة في الخلية الشمسية
Abstract: Structural, morphological and optical properties of Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films as a function of annealing temperature in terms of the first derivative of TGA curve on glass substrates by thermal evaporation method. The thicknesses of the films were about 900 nm. Their structure and composition are studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, Raman spectrum and optical absorbance measurements. All the films exhibited kesterite structure with preferential orientation along the (112) direction. The variations of the Microstructural parameters, such as crystallite size and lattice strain with annealing temperature were studied. The results show the crystallite sizes increase but the lattice strains decrease with increasing annealing temperature. SEM of the CZTS thin film annealed at 500 °C exhibited large agglomeration of crystallites size. The energy gap was calculated using the first derivative of absorbance spectra that decreases with increasing annealing temperature. The results confirm that the CZTS thin film annealed at 500 °C exhibited large agglomeration of grains and ideal band gap (Eg = 1.28 eV) for absorbing layer of solar cell