Journals / Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi / 2020 / Cilt: 20 - Sayı: 5

Preparation and Physical Characterization of $Cu_xZn_{1-x}S$ Thin Films: Investigation of Their Usability as Buffer Layer in Solar Cells

$Cu_xZn_{1-x}S$ İnce Filmlerin Hazırlanması ve Fiziksel Karakterizasyonu: GüneşPillerinde Tampon Tabaka Olarak Kullanılabilirliklerinin Araştırılması

Pages
783–793
Publication Date
2022-10-12
DOI
—
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

Hall measurements showed that $Cu_xZn_{1-x}S$ thin films are p-type conductivity.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:In this study, $Cu_xZn_{1-x}S$ thin films were obtained by using chemical bath deposition method oncommercial glass substrates.
📊
Key Findings & Data:The effect of Cu-doping ratio on the structural, morphological, electricaland optical of $Cu_xZn_{1-x}S$ thin films were examined in detail.
💡
Conclusion & Impact:Hall measurements showed that $Cu_xZn_{1-x}S$ thin films are p-type conductivity.
🔬Design:Research Article
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Domain Parameters

Abstract

In this study, $Cu_xZn_{1-x}S$ thin films were obtained by using chemical bath deposition method oncommercial glass substrates. The effect of Cu-doping ratio on the structural, morphological, electricaland optical of $Cu_xZn_{1-x}S$ thin films were examined in detail. Also of the films were investigated usabilityas a buffer layer in solar cells depending on these features. XRD measurements showed that the filmshave an amorphous structure. It was observed that a tighter structure is formed by increasing thedoping amount from the scanning electron microscope (SEM) images. The film thicknesses werecalculated 250-422 nmby using gravimetric analysis. The optical properties of the films were designatedby optical transmittance (T%) measurements obtained wavelength range 300-1100 nm with UV/visspectrophotometer at room temperature. The optical transmittance values of $Cu_xZn_{1-x}S$ thin films werefound 44-92% in the visible region. The calculations indicated that the refractive index (n) values 1.36- 2.67 in the visible region. The optical band gap ($E_g$) values of the films were determined calculated inthe range of 3.19-3.91 eV. Hall measurements showed that $Cu_xZn_{1-x}S$ thin films are p-type conductivity.

Özet

Bu çalışmada, $Cu_xZn_{1-x}S$ ince filmler kimyasal depolama yöntemi kullanılarak ticari cam alt tabanlar üzerine elde edilmiştir. Cu-katkılama oranının $Cu_xZn_{1-x}S$ ince filmlerin yapısal, morfolojik, elektriksel ve optiksel özellikler üzerindeki etkisi ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bu özelliklere bağlı olarak filmlerin güneş pillerinde tampon tabaka olarak kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. XRD ölçümleri filmlerin amorf bir yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntülerinden katkılama miktarının arttırılması ile daha sıkı bir yapının oluştuğu gözlenmiştir. Film kalınlıkları gravimetrik analiz ile 250-422 nm aralığında hesaplanmıştır. Filmlerin optik özellikleri UV/vis spektrofotometresi ile 300-1100 nm dalga boyu aralığında oda sıcaklığında elde edilen optik geçirgenlik (%T) değerleri kullanılarak belirlenmiştir. $Cu_xZn_{1-x}S$ ince filmlerinin görünür bölgedeki optik geçirgenlik değerleri %44-92 olarak bulunmuştur. Yapılan hesaplamalar kırılma indisi (n) değerlerinin görünür bölgede 1.36-2.67 arasında olduğunu göstermiştir. Optik bant aralığı değerleri ($E_g$) 3.19-3.91 eV aralığında bulunmuştur. Hall ölçümleri $Cu_xZn_{1-x}S$ ince filmlerin p-tipi iletken olduğunu göstermiştir.

🔖

Cite This Article

ERKEN, Ö. (2022). Preparation and Physical Characterization of $Cu_xZn_{1-x}S$ Thin Films: Investigation of Their Usability as Buffer Layer in Solar Cells. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt: 20 - Sayı: 5, 783–793. https://ajindex.com/articles/429747

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (7)

  1. Agrawal, D., Patel, S.L., Himanshu, Chander, S., Kannan, M.D., Dhaka, M.S., 2019. Role of low-cost non-toxic $MgCl_2$ treatment on ZnS films:Optimization of physical properties for buffer layers. Optik, 199, 163307. Barman, B., Kasturi, V.B., Shivakumar, G.K., 2019. Preparation of thermally deposited $Cu_x{left(ZnSright)}_{1-x}$x thin films for opto-electronic devices. Journal of Alloys and Compounds, 772, 532–536.
  2. Chalana, S.R., Jolly Bose, R., Reshmi Krishnan, R., Kavitha, V.S., Sreeja Sreedharan, R., Mahadevan Pilla, V.P., 2016. Structural phase modification in Cu incorporated nanostructured zinc sulfide thin films. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 95, 24–36.
  3. Choudhury, B., Dey, M., Choudhury, A., 2013. Defect generation, d-d transition, and band gap reduction in Cu-doped $TiO_2$ nanoparticles. International Nano Letters, 3, 25. Derbali, A., Attaf, A., Saidi, H., Benamra, H., Nouadji, M., Aida, M.S., Attaf, N., Ezzaouia, H., 2018. Investigation of structural, optical and electrical properties of ZnS thin films prepared by ultrasonic spray technique for photovoltaic applications. Optik, 154, 286–293.
  4. Diliegros-Godines, C.J., Lombardero-Juarez, D.I., Machorro-Mejia, R., Silva González, R., Pal, M., 2019. Electrical properties and spectroscopic ellipsometry studies of covellite CuS thin films deposited from non ammoniacal chemical bath. Optical Materials, 91, 147–154.
  5. Ellmer, K., 2012. Hall Effect and Conductivity Measurements in Semiconductor Crystals and Thin Films. Characterization of Materials. In Characterization of Materials, E.N. Kaufmann (Ed.), John Wiley & Sons, 564-579.
  6. Erdem, T., 2010. Ratlarda Tek Doz Uygulanan Kadmiyum Toksikasyonunun Patolojisi ve Eş Zamanlı Uygulanan Klorpromazinin Koruyucu Etkisinin Araştırılması. Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Konya, 110. Erken, O., Gunes, M., Gumus, C., 2017. Synthesis of Mndoped ZnS thin films by chemical bath deposition: Optical properties in the visible region. AIP Conference Proceedings, 1833, 020093. Erken, O., Gunes, M., Ozaslan, D., Gumus, C., 2017. Effect of deposition time on optical and electrical properties of semiconductor ZnS thin films prepared by chemical bath deposition. Indian Journal of Pure & Applied Physics, 55, 471–477.
  7. Farid, H., Rafea, M.A., El-Wahidy, E.F., El-Shazly, O., 2014. Preparation and characterization of ZnS nanocrystalline thin films by low cost dip technique. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 25, 2017–2023.