Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin mặt trời

I HC QUC GIA H NI TRNG I HC KHOA HC T NHIấN Nguyn Vn Hiu CH TO V NGHIấN CU VT LIU ễ XT KIM LOI Cể KCH THC NANOMẫT S DNG TRONG PIN MT TRI LUN VN THC S KHOA HC H Ni 2012 I HC QUC GIA H NI TRNG I HC KHOA HC T NHIấN KHOA VT Lí Nguyn Vn Hiu CH TO V NGHIấN CU VT LIU ễ XT KIM LOI Cể KCH THC NANOMẫT S DNG TRONG PIN MT TRI Chuyờn ngnh: Vt Lý Cht Rn Mó s: 60 44 07 LUN VN THC S KHOA HC NGI HNG DN KHOA HC TS Phm Nguyờn Hi H Ni 2012 LI CM N Trong quỏ trỡnh hc v nghiờn cu ti trng i hc Khoa hc T nhiờn - i hc Quc Gia H Ni, tụi ó nhn c s quan tõm sõu sc v giỳp rt nhit tỡnh ca cỏc thy giỏo, cụ giỏo v cỏc cỏn b khoa hc ca cỏc b mụn Vt lý Cht rn, Vt lý i cng v Trung tõm Khoa hc Vt liu, Khoa Vt lý Trng HKHTN - i hc Quc Gia H Ni Tụi xin by t lũng bit n sõu sc ti tt c nhng s giỳp quý bỏu ú c bit, Tụi xin chõn thnh cm n sõu sc n TS Phm Nguyờn Hi, Thy ó tn tỡnh hng dn, ch bo v giỳp tụi sut quỏ trỡnh lm lun cng nh quỏ trỡnh nghiờn cu v hc ti trng Em xin kớnh chỳc Thy v gia ỡnh luụn luụn mnh kho, t c nhiu thnh cụng cụng tỏc nghiờn cu Tụi xin chõn thnh cm n PGS.TS Lờ Vn V Giỏm c Trung tõm Khoa hc Vt liu khoa Vt lý, ó cú nhng li ch bo quý bỏu v to iu kin thun li cho tụi c nghiờn cu trờn cỏc thit b hin i nht ti Trung tõm Tụi xin chõn thnh cm n cỏc cỏn b khoa hc tr b mụn Vt lý Cht rn v Trung tõm Khoa hc Vt liu ó giỳp tụi cỏc phộp o nhiu x tia X, hin vi in t quột, ph hunh quang, Raman, UV-VIS Nhng li yờu thng v lũng bit n sõu sc nht Tụi xin gi B, M v nhng ngi thõn gia ỡnh, nhng ngi ó nuụi tụi khụn ln, cng nh luụn dnh tỡnh cm quan tõm, chia s, luụn ng viờn khớch l tụi Cui cựng tụi xin gi li cỏm n thõn ỏi ti cỏc bn bố, nhng ngi luụn sỏt cỏnh, giỳp v ng viờn tụi quỏ trỡnh hc v thc hin lun ny H Ni, thỏng 12 nm 2012 Nguyn Vn Hiu MC LC Trang Trang ph bỡa Li cm n Mc lc Danh mc cỏc ký hiu v ch vit tt Danh mc cỏc hỡnh v v th Danh mc cỏc bng M U 12 CHNG 1: TNG QUAN Lí THUYT .14 ễxớt km (ZnO) l hp cht bỏn dn thuc nhúm A2B6 bng tun hon cỏc nguyờn t húa hc Menờlờộp Hp cht bỏn dn A2B6 c ng dng rng rói cỏc lnh vc khoa hc vt liu v in t hc bỏn dn Vt liu ZnO tn ti hai loi cu trỳc c bn: cu trỳc lp phng gi km sphalerớt v cu trỳc lc giỏc kiu wurtzite Tinh th khụng pha ZnO l cht in mụi, cú cu trỳc lc giỏc wurtzite bn vng iu kin bỡnh thng Khi ỏp sut thy tnh cao ZnO cú cu trỳc lp phng n gin kiu NaCl v tn ti nhit cao, ZnO cú cu trỳc gi km .14 1.1 Mt s tớnh cht vt lý ca vt liu ZnO 14 1.1.1 Cu trỳc tinh th ZnO 14 1.2 ng dng ca vt liu ZnO pin mt tri 21 CHNG 2: PHNG PHP CH TO MU V NGHIấN CU 32 2.3 Cỏc phng phỏp nghiờn cu tớnh cht ca vt liu 35 2.3.1 Phõn tớch cu trỳc bng ph nhiu x tia X .35 Hỡnh 2.4: Thit b o ph tỏn x Raman Labram HR800 ca hóng Horiba (M) 37 2.3.3 Kớnh hin vi in t quột (SEM) .38 2.3.5 Ph truyn qua -hp th quang hc UV-VIS 40 CHNG 3: KT QU V THO LUN 44 DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT Ký hiu Tờn ting Anh Tờn ting Vit AIIBVI II-VI semiconductor Bỏn dn nhúm II-VI CB Conductive band Vựng dn bỏn dn EDS Energy dispersive spectroscopy Ph tỏn sc nng lng PED Pulsed electron deposition Lng ng chựm xung in t Photo lumines cence spectrum Ph hunh quang PLD Pulsed laser deposition Lng ng chựm xung laze SEM Scanning electron microscope Hin vi in t quột TCO Transparent conductive oxide ễxớt dn in sut VB Valency band Vựng húa tr bỏn dn XRD X-ray diffraction Nhiu x tia X Absorption coefficient H s hp th Wave length Bc súng ex Excitation wave length Bc súng kớch thớch Resistivity in tr sut PL DANH MC CC BNG Bng 2.1 iu kin x lý nhit bia ZnO v ZnO:Al (~1%) lũ nung ộp mu ng tnh mụi trng khớ Ar Bng 3.1 Kt qu tớnh hng s mng tinh th ca cỏc mu nộn ZnO v ZnO pha Al2O3 mt s iu kin s lý mu Bng 3.2 Giỏ tr hng s mng ca cỏc mng ZnO ti cỏc nhit khỏc Bng 3.3 Giỏ tr hng s mng ca cỏc mng ZnO:Al ti cỏc nhiờt khỏc DANH MC CC HèNH V Hỡnh 1.1 Cu trỳc lc giỏc wurtzite ca tinh th ZnO Hỡnh 1.2 Cu trỳc lp phng gi km ca tinh th ZnO Hỡnh 1.3 Cu trỳc lp phng kiu NaCl ca tinh th ZnO Hỡnh 1.4 S chuyn pha t cu trỳc lc giỏc wurtzite sang cu trỳc lp phng n gin kiu NaCl ca ZnO Hỡnh 1.5 Vựng Brillouin mng tinh th Wurzite Hỡnh 1.6 Cu trỳc vựng nng lng ca mng tinh th wurzite ti lõn cn k=0 Hỡnh 1.7 Cu to ca pin mt tri Si truyn thng Hỡnh1.8 S nguyờn tc hot ng ca pin mt tri chuyn tip p-n Hỡnh1.9 S cu to ca pin mt tri vt liu CIGS Hỡnh 1.10 S phng phỏp Sol-gel Hỡnh 1.11 Nguyờn lý ca quỏ trỡnh phỳn x Hỡnh 1.12 S h phỳn x magnetron Hỡnh 1.13 S nguyờn tc hot ng ca PLD Hỡnh 1.14 S bung to mu ca thit b PED Hỡnh 2.1 H PED 120 (Neocera, M) ti trung tõm Khoa hc vt liu, Khoa Vt lý-i hc Khoa hc T nhiờn H Ni Hỡnh 2.2 S n gin thit b nhiu x tia X Hỡnh 2.3 nh h o nhiu x tia X D5005 (Siemens) Hỡnh 2.4 Thit b o ph tỏn x Raman Labram HR800 ca hóng Horiba Hỡnh 2.5 Tng tỏc chựm in t vi cht rn Hỡnh 2.6 Kớnh hin vi in t quột JSM 5410 LV Hỡnh 2.7 Thit b o hunh quang Fluorolog FL3-22 (Jobin Yvon Spex) Hỡnh 2.8 S o bn mi dũ v cỏc ng dũng Hỡnh 2.9 Mu o vi cỏc kớch thc cú liờn quan n tha s chnh Hỡnh 2.10 Hỡnh dng cỏc mu o theo phng phỏp Van der Paul: a) Vi tip xỳc bt k, b) Vi tip xỳc i xng Hỡnh 2.11 Tha s iu chnh cụng thc tớnh in tr sut bng phng phỏp Van der Paul Hỡnh 3.1 nh SEM chp trờn mu ZnO sau nung s b Hỡnh 3.2 nh SEM chp trờn mu ZnO sau nung nhit 850oC Hỡnh 3.3 nh SEM mu ZnO nung ti T=1100oC v p=20000 psi khớ Ar Hỡnh 3.4 nh SEM mu ZnO nung ti T=1150oC v p=28000 psi khớ Ar Hỡnh 3.5 nh SEM mu ZnO:Al sau nung s b Hỡnh 3.6 nh SEM mu ZnO:Al nung ti T=850oC v p=20000 psi khớ Ar Hỡnh 3.7 Ph EDS ca mu nộn M2a-ZnO Hỡnh 3.8 Ph EDS ca mu nộn M3b-ZnO:Al Hỡnh 3.9 Ph nhiu x tia X o trờn cỏc mu M1a-ZnO (a), M2a-ZnO (b) v M3aZnO (c) di tỏc ng ca nhit cao v ỏp sut cao Hỡnh 3.10 Ph XRD quan sỏt trờn cỏc mu M1b-ZnO:Al (a), M2b-ZnO:Al (b) v M3b-ZnO:Al (c) di tỏc ng ca nhit cao v ỏp sut cao Hỡnh 3.11 Ph tỏn x Raman cỏc mu M1a-ZnO (a), M2a-ZnO (b) v M3a-ZnO (c) Hỡnh 3.12: Ph tỏn x Raman ca mu M1b-ZnO:Al (a), M2b-ZnO:Al (b), M3bZnO:Al (c) Hỡnh 3.13 Ph hunh quang ca cỏc mu nộn ZnO cỏc iu kin nhit , ỏp sut khỏc kớch quang hunh quang ti bc súng 335 nm v 470 nm Hỡnh 3.14: Ph hunh quang ca mu nộn M3b-ZnO:Al nung T=1150 oC v ỏp sut 28000 psi mụi trng khớ Ar Hỡnh 3.15: Ph XRD ca cỏc muM1a- ZnO ti cỏc nhit : a) 25oC, b) 200 oC, c) 400oC v d) 600oC Hỡnh 3.16 Ph XRD ca mu M2a-ZnO cú nhit a) 25oC, b) 200 oC, c) 400oC v d) 600oC Hỡnh 3.17 Ph XRD ca cỏc mu M3a-ZnO ti cỏc nhit a) 25oC, b) 400oC v c) 600oC Hỡnh 3.18 Ph XRD ca cỏc mu M1b-ZnO:Al ti cỏc nhit a) 25oC, b) 200 o C, c) 600oC Hỡnh 3.19 Ph XRD ca cỏc mu M2b-ZnO:Al ti cỏc nhit a) 25oC, b) 200 o C, c) 400oC v d) 600oC Hỡnh 3.20 Ph XRD cỏc mu M3b-ZnO:Al ti cỏc nhit a) 25oC v b) 400oC Hỡnh 3.21 Ph tỏn x nng lng o trờn mu M3b-ZnO:Al lng ng trờn Si ti nhit 400oC Hỡnh 3.22 Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M1a-ZnO nhit :a) 25 oC, b) 200oC, c) 400oC v d) 600oC Hỡnh 3.23 Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M2a-ZnO cỏc nhit : a) 25 oC, b) 200oC, c) 400oC v d) 600oC Hỡnh 3.24 Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M3a-ZnO cỏc nhit : a) 25 oC, b) 400oC v c) 600oC Hỡnh 3.25 Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M1b-ZnO:Al nhit : a) 200 oC, b) 400oC v c) 600oC Hỡnh 3.26 Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M2b-ZnO:Al nhit : a) 25 oC, b) 200oC, c) 400oC v d) 600oC Hỡnh 3.27 Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M3b-ZnO:Al nhit : a) 25oC v b) 400oC Hỡnh 3.28 Tớnh cht in ca cỏc mng M3a-ZnO trờn thy tinh ti cỏc nhit khỏc Hỡnh 3.29 Tớnh cht in ca mng M3b-ZnO:Al cỏc nhit khỏc Hỡnh 3.30 Ph truyn qua ca mu mng ZnO v ZnO:Al nhit 25oC Hỡnh 3.31 Ph hp th quan sỏt trờn mu M1a-ZnO ti cỏc nhit : a) 200 oC, b) 400oC v c) 600oC Hỡnh 3.32 Ph hp th quan sỏt trờn mu M2a-ZnO ti cỏc nhit : a) 200 oC, b) 400oC v c) 600oC Hỡnh 3.33 Ph hp th quan sỏt trờn mu M3a-ZnO ti cỏc nhit 600oC Hỡnh 3.34 Ph hp th quan sỏt trờn mu M1b-ZnO:Al ti cỏc nhit : a) 200oC, b) 400oC v c) 600oC Hỡnh 3.35 Ph hunh quang ca mng M1a-ZnO ti cỏc nhit khỏc nhau: 10 l 99 cm-1 iu ny cho thy, cỏc mng ZnO m bia nộn c x lý nhit v ỏp sut cao thỡ tinh th ZnO kt tinh tt hn Khi tng nhit t 25 oC n 600oC, cng nh 99 cm-1 tng th hin tinh th kt tinh cao tng nhit v mnh nht trờn mu M1a-ZnO Nh vy, vi cỏc mng c ch to nhit v ỏp sut cao thỡ tinh th ZnO kt tinh tt Trờn mu M1b-ZnO:Al, nh ph Raman c trng ti 98,8 cm -1 i vi mu M2b-ZnO:Al v M3b-ZnO:Al, nh ph l 99,6 cm-1 Ta thy, nh ny dch ỏng k so vi mu mng ZnO cựng nhit Ngoi cỏc vch ph Raman c trng cho tinh th ZnO v Si, chỳng tụi khụng phỏt hin thy ph Raman c trng cho pha tinh th Al 2O3 phm vi nhy phỏt hin ca thit b o Si E2(low) Cư ờngưđộư(đ.v.t.đ) 240 (d) (c) 160 80 (b) (a) 100 200 300 400 500 600 Sốưsóngư(cm)-1 Hỡnh 3.22: Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M1a-ZnO nhit : a) 25oC, b) 200oC, c) 400oC v d) 600oC 61 600 Si Cư ờngưđộư(đ.v.t.đ) E2(low) (d) 400 200 (c) (b) (a) 100 200 300 400 500 600 Sốưsóngư(cm-1) Hỡnh 3.23: Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M2a-ZnO cỏc nhit : a) 25oC, b) 200oC, c) 400oC v d) 600oC 400 Si E2(low) Cư ờngưđộư(đ.v.t.đ) 300 (c) 200 (b) 100 (a) 100 200 300 400 500 600 Sốưsóngư(cm-1) Hỡnh 3.24: Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M3a-ZnO cỏc nhit : a) 25oC, b) 400oC v c) 600oC 62 Si Cư ờngưđộư(đ.v.t.đ) E2(low) (c) (b) (a) 100 200 300 400 500 600 Sốưsóngư(cm-1) Hỡnh 3.25: Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M1b-ZnO:Al nhit : a) 200oC, b) 400oC v c) 600oC Cư ờngưđộư(đ.v.t.đ) 400 Si E2(low) (d) (c) 200 (b) (a) 100 200 300 400 500 600 Sốưsóngư(cm-1) Hỡnh 3.26: Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M2b-ZnO:Al nhit :a) 25oC, b) 200oC, c) 400oC v d) 600oC 63 400 Si Cư ờngưđộư(đ.v.t.đ) 300 E2(low) (b) 200 100 (a) 100 200 300 400 500 600 Sốưsóngư(cm-1) Hỡnh 3.27: Ph tỏn x Raman ca cỏc mng M3b-ZnO:Al nhit : a) 25oC v b) 400oC Cỏc phộp o bn mi dũ ó cho thy cỏc mng ZnO l bỏn dn loi n vi in tr b mt thay i khong t 80 n 865 / nhit tng t 25oC n 600oC Tớnh cht in nhit phũng ca cỏc mng ZnO ph thuc vo nhit , ỏp sut ch to bia v nhit Tớnh cht ny th hin rừ nột trờn th Hỡnh 3.28, õy mng c ch to t bia cú nhit v ỏp sut ng tnh cao (M3a-ZnO) i vi cỏc mu mng M3a-ZnO m bia c x lý nhit cao v ỏp sut ln, ti nhit 25 oC, in tr b mt thp (R 340 / ) so vi mu mng M1a-ZnO v M2a-ZnO cú cựng nhit Khi tng nhit lờn 400 oC, in tr b mt ca mng thp nht (R 80 / ), sau ú in tr b mt ca mng tng mnh lờn tip tc tng nhit lờn 600 oC (R 865 / ) dn loi n ca mng mng ZnO khụng pha cht ch yu l cỏc sai hng t nhiờn nh nỳt khuyt ụxy v cỏc nguyờn t km in k Nguyờn nhõn tng in tr mt tng nhit lng ng mng >400oC s tip tc phi c nghiờn cu tỡm hiu thờm 64 1000 Điệnưtrởư(/ ) 800 600 400 200 0 100 200 300 400 500 600 Nhiệtưđộưtạoưmàngư(oC) Hỡnh 3.28: Tớnh cht in ca cỏc mng M3a-ZnO trờn thy tinh ti cỏc nhit khỏc Kt qu nghiờn cu in tr b mt ca cỏc mu mng ZnO:Al ti cỏc nhit t 25oC n 600oC cho thy h cỏc mng M3b-ZnO:Al ch to t bia cú nhit v ỏp sut ng tnh cao cho in tr mt thp nht Cỏc mng M3b-ZnO:Al l bỏn dn n vi in tr b mt khong t 68 n 312 / Tớnh cht in nhit phũng ca mng ZnO:Al ph thuc vo nhit nh c ch Hỡnh 3.29 in tr b mt ca mng M3b-ZnO:Al thp nht 68 / nhit l 400oC, thp hn giỏ tr ca mng M3a-ZnO ch to cựng iu kin Cỏc nguyờn t Al vo thay th mt s v trớ ca Zn mng to nhiu in t t v lm cho mu dn in tt hn Vic nghiờn cu thờm linh ng ca ht ti in trờn cỏc mu cú nhit lng ng khỏc s cú thờm thụng tin lm sỏng t v c ch dn in v s thay i dn in ca cỏc mng theo nhit Tuy nhiờn, vic tỡm iu kin cụng ngh ch to c cỏc mng ZnO v ZnO:Al cú in tr mt c 68 n 82 / ti nhit 400oC ó m bo c mc ớch ca lun ỏn l ch to mng ZnO cú in tr b mt thp (Rs < 200 / ) Kt qu o in tr mt thu c ny tt hn kt qu nghiờn cu ca nhúm 65 tỏc gi S Tricot [18] ch to mng ZnO (Rs ~ 400 / ) bng cựng phng phỏp PED, nhng cũn cha t tt n giỏ tr c / t c trờn cỏc mang ZnO pha ch to bng phng phỏp sputtering 350 300 Điện trởư( / ) 250 200 150 100 50 100 200 300 400 Nhiệt độ đế (oC) 500 600 Hỡnh 3.29: Tớnh cht in ca mng M3b-ZnO:Al cỏc nhit khỏc Cỏc mng mng PED ZnO v ZnO:Al thu c s dng cỏc bia khỏc u cú truyn qua cao >80% vựng ỏnh sỏng kh kin, t yờu cu ch to mng nh lun ỏn ny Ph truyn qua thc hin trờn cỏc mu mng ZnO v ZnO:Al ti nhit 25oC di bc súng t 300 nm n 900 nm c trỡnh by trờn Hỡnh 3.30 Ph hp th ca mt s mng ZnO v ZnO:Al, c trỡnh by trờn cỏc Hỡnh 3.31ữ3.34, th hin s hp th rừ rt ti b vựng nng lng trờn mng tinh th ZnO ti cỏc ch lng ng mu khỏc ZnO l vt liu cú cu trỳc vựng cm thng nờn t s ph thuc (h)2 theo h (trong ú l h s hp th, h l nng lng ca chựm photon ti mu) ta cú th tớnh c rng vựng cm ca vt liu Kt qu tớnh toỏn cho thy cỏc mu mng ZnO v ZnO:Al cú rng vựng cm khong t 3,24 n 3,36 eV o nhit phũng, ph thuc vo nhit Cỏc giỏ tr tớnh rng vựng cm trờn mng ZnO v ZnO:Al ch to ti nhit 400oC t gn giỏ tr 3,37 eV trờn mu ZnO [6] 66 Độưtruyềnưquaư(%) 100 80 M1a-25c M2a-25c M3a-25c M1b-25c M2b-25c M3b-25c 60 40 20 300 400 500 600 700 800 900 Bư ớcưsóngư(nm) Hỡnh 3.30: Ph truyn qua ca mu mng ZnO v ZnO:Al nhit 25oC (b) 10 (h) (d.v.t.y) 15 (c) (a) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 h (eV) Hỡnh 3.31: Ph hp th quan sỏt trờn mu M1a-ZnO ti cỏc nhit : a) 200oC, b) 400oC v c) 600oC 67 25 (h) (d.v.t.y) 20 (b) 15 10 (a) (c) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 h (eV) Hỡnh 3.32: Ph hp th quan sỏt trờn mu M2a-ZnO ti cỏc nhit : a) 200oC, b) 400oC v c) 600oC (h) (d.v.t.y) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 h (eV) Hỡnh 3.33: Ph hp th quan sỏt trờn mu M3a-ZnO ti cỏc nhit 600oC 68 80 (c) 40 (h) (d.v.t.y) 60 20 (b) 2.0 (a) 2.5 3.0 3.5 4.0 h (eV) Hỡnh 3.34: Ph hp th quan sỏt trờn mu M1b-ZnO:Al ti cỏc nhit : a) 200oC, b) 400oC v c) 600oC Nh vy, kt qu o ph nhiu x tia X, ph Raman v ph truyn qua cho thy cú th thy cht lng ca mng mng ZnO v ZnO:Al ch to bng phng phỏp PED ti nhit to mng 400oC cú cht lng tt nht: hng s cu trỳc tinh th ging nh vt liu ZnO khi, truyn qua ca mng >80% v cú in tr mt tng i nh [...]... tinh và thạch anh bằng phương pháp lắng đọng bằng chùm xung điện tử (PED) ở các nhiệt độ đế khác nhau để tìm chế độ tạo vật liệu kích thước nanomét có điện 12 trở mặt < 200 Ω/ , độ truyền qua >80% trong miền ánh sáng khả kiến để ứng dụng làm lớp điện cực dẫn trong pin mặt trời CIGS Trên cơ sở đó, luận văn của tôi trình bày về vấn đề: Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử. .. điện trong suốt (TCO): đây là một ứng dụng rất quan trọng của vật liệu ZnO khi được pha tạp với nồng độ thích hợp để chế tạo điện cực trong suốt của các pin mặt trời với tính năng tốt và giá thành thấp so với điện cực ITO 1.2 Ứng dụng của vật liệu ZnO trong pin mặt trời 1.2.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động a Pin mặt trời Si Pin mặt trời Si (hay pin quang điện) có cấu tạo giống như một diode bán dẫn loại. .. trên màng có độ dày 500 nm) và hiệu suất truyền qua của màng trong vùng ánh sáng khả kiến đạt > 80% Tùy thuộc vào vật liệu nền chế tạo pin mặt trời mà các vật liệu TCO thích hợp sẽ được sử dụng Cho đến nay, nhiều loại vật liệu TCO đã được nghiên cứu chế tạo và ứng dụng như màng ôxit hỗn hợp dẫn điện In-Sb (ITO), màng ZnO, … Đối với màng ZnO, nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đã sử dụng vật liệu ZnO... lên trên để tạo cửa sổ trong suốt và đầu nối ra của pin Phương pháp này đã chế tạo được pin mặt trời có hiệu suất lên đến 19.9% Cấu trúc của pin CIGS được minh họa trên Hình 1.9 Hình 1.9 : Sơ đồ cấu tạo của pin mặt trời vật liệu CIGS 23 Pin màng mỏng CIGS có ưu điểm chính khi đưa vào ứng dụng: hiệu suất năng lượng lên đến 919W/kg, cao hơn bất kỳ loại pin mặt trời nào cùng khối lượng Các pin màng mỏng... nghệ chế tạo màng ZnO và ZnO pha tạp Al (ZnO:Al) bằng phương pháp lắng đọng chùm xung điện tử PED và các phương pháp thực nghiệm nghiên cứu tính chất vật lý của vật liệu chế tạo được sử dụng trong luận án 2.1 Chế tạo mẫu nén bằng phương pháp gốm Vật liệu ZnO (Mecrk, độ sạch 99.9%) được trộn đều với ôxít Al 2O3 (Merck, độ sạch 99.9%) với tỉ lệ ~ 1% mol trong cối mã não, sau đó trộn cùng keo hữu cơ để tạo. .. diode bán dẫn loại p-n có lớp n cực mỏng để ánh sáng mặt trời có thể truyền qua và dưới tác dụng của ánh sáng tạo ra dòng điện sử dụng được (Hình 1.7) Hình 1.7: Cấu tạo của pin mặt trời Si truyền thống 21 Nguyên tắc hoạt động của pin quang điện dựa vào tính chất của lớp chuyển tiếp p-n khi cho hai bán dẫn loại n và p tiếp xúc nhau Các lỗ trống tự do ở gần mặt tiếp xúc trong bán dẫn loại p sẽ chuyển động... khác biệt và ưu nhược điểm khác nhau Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành chế tạo và nghiên cứu một số tính chất vật lý của vật liệu ZnO và ZnO pha tạp Al2O3 (1%) ở dạng khối và màng mỏng bằng những phương pháp sau:  Ép bột ZnO ở áp suất cao (từ 20000 psi) và nung ở nhiệt độ cao để tạo bia ZnO và ZnO pha Al2O3 (1%) nhằm mục đích tăng sự liên kết và mật độ khối của vật liệu  Tạo màng ZnO và ZnO pha... Al, Ga, hoặc hỗn hợp (F, Al) để chế tạo điện cực dẫn điện trong suốt sử dụng cho chế tạo pin mặt trời G Fang [14] đã chế tạo màng ZnO:Al (nồng độ pha tạp 5%) bằng phương pháp sputtering có điện trở suất ρ ≈ 1,5.10-4 Ω.cm, độ dày màng 500 nm (tương ứng với điện trở mặt R s ≈ 3 Ω/ ) và có độ truyền qua trên 90% trong vùng ánh sáng khả kiến J Hüpkes [15] tạo màng ZnO:Al (2%) có điện trở suất ρ ≈ 3,3.10-4... điện trong suốt trên pin mặt trời, varistor, diode, …trên nền tảng tinh thể ZnO 1.1.6 Một số ứng dụng của vật liệu ZnO Sensor nhạy khí: dựa vào tính chất từ và tính chất hoá học của vật liệu ZnO nano, Labeau và cộng sự đã chứng minh được các hạt nano làm tăng độ nhạy của 20 các cảm biến nhạy khí là do sự tăng diện tích bề mặt bởi việc giảm kích thước hạt ZnO tinh thể nano được nghiên cứu và ứng dụng. .. của CIGS là sự hạn chế của nguồn vật liệu In, dẫn đến sự hạn chế về số lượng pin CIGS 1.2.2 Vai trò của điện cực trong suốt ZnO trong pin mặt trời Lớp điện cực dẫn điện trong suốt (TCO) cho phép ánh sáng truyền qua là một thành phần bắt buộc trong cấu trúc pin mặt trời Yêu cầu chất lượng của màng TCO được căn cứ vào hai chỉ số: có điện trở suất thấp ρ < 10-2 Ω.cm (tương đương điện trở mặt < 200 Ω/ thu