Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)

Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)Chế tạo và nghiên cứu vật liệu ôxít kim loại có kích thước nanomét sử dụng trong pin Mặt trời (luận văn thạc sĩ)

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 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 CHNG 1: TNG QUAN Lí THUYT 1.1 Mt s tớnh cht vt lý ca vt liu ZnO 1.1.1 Cu trỳc tinh th ZnO 1.1.2 Cu trỳc vựng nng lng ca ZnO 1.1.3 Ph hunh quang ca vt liu ZnO 1.1.4 Tớnh cht in ca vt liu ZnO 1.1.5 C ch dn in ca mng ZnO pha Al 1.1.6 Mt s ng dng ca vt liu ZnO 1.2 ng dng ca vt liu ZnO pin mt tri 10 1.2.1 Cu to v nguyờn tc hot ng 10 1.2.2 Vai trũ ca in cc sut ZnO pin mt tri 13 1.3 Cỏc phng phỏp ch to vt liu ZnO dng mng mng 14 1.3.1 Phng Phỏp sol - gel 14 1.3.2 Phng phỏp phỳn x Magnetron 16 1.3.3 Phng phỏp to mng bng xung laser 1.3.4 Phng phỏp lng ng chựm xung in t ( PED ) 19 CHNG 2: CC PHNG PHP CH TO MU V NGHIấN CU 21 2.1 Ch to mu nộn bng phng phỏp gm 21 2.2 Ch to mng ZnO bng phng phỏp PED 22 2.3 Cỏc phng phỏp nghiờn cu tớnh cht ca vt liu 23 2.3.1 Phõn tớch cu trỳc bng ph nhiu x tia X 23 2.3.2 Phng phỏp ph tỏn x Raman 24 2.3.3 Kớnh hin vi in t quột (SEM) 26 2.3.4 H o ph hunh quang v kớch thớch hunh quang 26 2.3.5 Ph truyn qua -hp th quang hc UVVIS 28 2.3.6 Xỏc nh dn ca bỏn dn bng phng phỏp bn mi dũ 28 CHNG 3: KT QU V THO LUN 32 3.1 Mu ZnO v ZnO:Al 32 3.2 Mng ZnO v ZnO:Al to bng phng phỏp PED 42 KT LUN TI LIU THAM KHO 60 M U Ngy vt liu quang in ang tr thnh mt lnh vc ht sc cn thit cho cuc sng ca ngi v mang li nhiu ng dng khoa hc hin i S phỏt trin ca vt liu quang in t l ng lc cho s phỏt trin nhiu ngnh khoa hc khỏc ễxit km (ZnO) l hp cht thuc nhúm AIIBVI cú tớnh cht ni bt nh: rng vựng cm ln (c 3,37 eV nhit phũng), bn vng, rn v nhit núng chy cao, ó v ang c nghiờn cu mt cỏch rng rói vỡ kh nng ng dng ca nú Vt liu cho linh kin quang in t hot ng vựng ph t ngoi, cỏc chuyn mc phỏt quang xy vi xỏc sut ln i vi ZnO hiu sut lng t phỏt quang cú th t gn 100% v cú th thay i in tr xut hay tớnh cht phỏt quang tu vo cht c pha vo ZnO Tớnh cht c bit ny ca vt liu ZnO khin cho nú c s dng lm in cc dn sut hay cht nn rt nhiu linh kin quang in t bng cỏch pha cỏc cht thớch hp Hin ch to cỏc mng ZnO dn in sut nhỡn thy v cú tớnh n nh cao, ngi ta thng pha cht nhúm III nh: Ga, Al, In bng nhiu phng phỏp khỏc Mi phng phỏp ch to vt liu u cú nhng s khỏc bit v u nhc im khỏc Trong lun ny, chỳng tụi tin hnh ch to v nghiờn cu mt s tớnh cht vt lý ca vt liu ZnO v ZnO pha Al2O3 (1%) dng v mng mng bng nhng phng phỏp sau: ẫp bt ZnO ỏp sut cao (t 20000 psi) v nung nhit cao to bia ZnO v ZnO pha Al2O3 (1%) nhm mc ớch tng s liờn kt v mt ca vt liu To mng ZnO v ZnO pha Al2O3 (1%) trờn Si, thy tinh v thch anh bng phng phỏp lng ng bng chựm xung in t (PED) cỏc nhit khỏc tỡm ch to vt liu kớch thc nanomột cú in tr mt < 200 /, truyn qua >80% ỏnh sỏng kh kin ng dng lm lp in cc dn pin mt tri CIGS Trờn c s ú, lun ca tụi trỡnh by v : Ch to v nghiờn cu vt liu ụxớt kim loi cú kớch thc nanomột s dng pin Mt tri nhm mc ớch: (1) gii thiu phng phỏp lng ng bng chựm xung in t PED; (2) kho sỏt tớnh cht cu trỳc, tớnh cht quang v tớnh cht in ca mng ZnO v ZnO pha Al2O3 Ngoi phn m u, kt lun, ti liu tham kho v phn ph lc ni dung bn lun gm chng: Chng 1: Tng quan lý thuyt Chng 2: Cỏc phng phỏp ch to mu v nghiờn cu tớnh cht vt liu Chng 3: Kt qu v tho lun CHNG 1: TNG QUAN Lí THUYT 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 1.1 Mt s tớnh cht vt lý ca vt liu ZnO 1.1.1 Cu trỳc tinh th ZnO iu kin thng, cu trỳc ca ZnO tn ti dng wurtzite Mng tinh th ZnO dng ny c hỡnh thnh trờn c s hai phõn mng lc giỏc xp cht ca Cation Zn2+ v Anion O2- lng vo mt khong cỏch 3/8 chiu cao (Hỡnh 1.1) Mi ụ c s cú hai phõn t ZnO, ú cú hai nguyờn t Zn nm v trớ (0,0,0); (1/3,1/3,1/3) v hai nguyờn t O nm v trớ (0,0,u); (1/3,1/3,1/3+u) vi u~3/8 [6] Mi nguyờn t Zn liờn kt vi nguyờn t O nm trờn nh ca mt hỡnh t din gn u Khong cỏch t Zn n nguyờn t bng uc, cũn ba khong cỏch khỏc bng [1/3a3 + c2(u ẵ)2]1/2 Hng s mng cu trỳc c ỏnh giỏ c: a=3,2496 , c=5,2042 Do cu trỳc tinh th thuc loi wurzite nờn ZnO cú im núng chy nhit rt cao, 1975 oC v cú th thng hoa khụng phõn hu b un núng Ngoi ra, iu kin c bit tinh th ZnO cú th tn ti cỏc cu trỳc khỏc nh lp phng gi km (Hỡnh 1.2) hay cu trỳc lp phng kiu NaCl (Hỡnh 1.3) [6] õy l trng thỏi gi bn ca ZnO nhng xut hin nhit cao Nhúm i xng khụng gian ca cu trỳc ny l Td2-F 3m Mi ụ c s cha bn phõn t ZnO vi cỏc ta nguyờn t l: + nguyờn t Zn v trớ |a| cú cỏc ta : (0, ,0), (0, 1/2, 1/2), (1/2, 0, 1/2), (1/2, 1/2, 0) + nguyờn t O v trớ |c| cú cỏc ta : (1/4, 1/4 ,1/4), (1/4, 3/4, 3/4), (3/4, 1/4, 3/4), (3/4, 3/4, 1/4) Hỡnh 1.1: Cu trỳc lc giỏc wurtzite ca tinh th ZnO - oxy - km Hỡnh 1.2: Cu trỳc lp phng gi km ca tinh th ZnO Mi nguyờn t O c bao quanh bi bn nguyờn t Zn nm nh ca t din cú khong cỏch a /2, vi a l thụng s ca mng lp phng Mi nguyờn t Zn(O) cũn c bao bc bi 12 nguyờn t cựng loi, chỳng l lõn cn bc hai, nm ti khong cỏch a/ O Zn Hỡnh 1.3: Cu trỳc lp phng kiu NaCl ca tinh th ZnO Gia cu trỳc lc giỏc wurtzite v cu trỳc lp phng n gin kiu NaCl ca ZnO cú th xy s chuyn pha Hỡnh 1.4 biu din th biu din s ph thuc nhit v ỏp sut chuyn pha t cu trỳc lc giỏc wurtzite sang cu trỳc lp phng n gin kiu NaCl v ngc li S cõn bng pha c thit lp ỏp sut khong 6Gpa Theo tớnh toỏn, s thay i th tớch ca hai trng thỏi ny vo c 17% v hng s mng cu trỳc ny a ~ 4,27 1400 Pha B1, Nacl Pha B4 Wurtzite 1200 Hỡnh 1.4: S chuyn pha t cu trỳc 1000 lc giỏc wurtzite sang cu trỳc lp 800 phng n gin kiu NaCl ca 600 ZnO 400 10 12 14 p sut (GPa) 1.1.2 Cu trỳc vựng nng lng ca ZnO Tinh th ZnO cú c im chung ca cỏc hp cht A2B6 l cú vựng cm thng: cc i ca vựng húa tr v cc tiu ca vựng dn cựng nm ti giỏ tr k = tõm vựng Brillouin Vựng Brillouin ca tinh th cu trỳc wurzite (chớnh l ụ mng Wigner - Seit khụng gian mng o) cú dng bỏt din, nh c trỡnh by trờn Hỡnh 1.5 Kt qu nghiờn cu bng phng phỏp nhiu lon cho phộp tớnh c vựng nng lng ca mng lc giỏc t vựng nng lng ca mng lp phng S vựng dn (CB) v vựng hoỏ tr (VB) ca hp cht nhúm A2B6 vi mng tinh th lc giỏc c cho trờn Hỡnh 1.6 So vi s vựng ca mng lp phng ta thy rng, mc (J=3/2) v (J=1/2) ca vựng hoỏ tr nh hng ca nhiu lon trng tinh th, b tỏch thnh phõn vựng 9(A), 7(B) v 7(C) mng lc giỏc Trng thỏi 2s, 2p v mc suy bin bi ba trng thỏi 3d ca Zn to nờn vựng húa tr Trng thỏi 4s v suy bin bi hai ca trng thỏi 3d Zn to nờn vựng dn T cu hỡnh in t v s phõn b in t cỏc qu o, Zn v Zn 2+ khụng cú t tớnh bi vỡ cỏc qu o u c lp y cỏc in t, dn n mụmen t ca cỏc in t bng khụng Hỡnh 1.5: Vựng Brillouin mng tinh th ZnO [6] E Eg A B C Hỡnh 1.6: Cu trỳc vựng nng lng ca mng tinh th wurtzite ti lõn cn k = Nng lng liờn kt exciton ca ZnO l ~ 60 MeV, ln hn rt nhiu so vi nng lng liờn kt exciton ca ZnSe (22 MeV) v GaN (25 Mev) Vỡ vy exciton cú th tn ti nhit phũng Nh nhng c tớnh ny m ZnO c nghiờn cu nhiu lnh vc lm vt liu phỏt sỏng hunh quang linh kin quang in t lm vic vựng ỏnh sỏng xanh v cú nhiu hiu ng mi ang c cỏc nh vt lý quan tõm 1.1.3 Ph hunh quang ca vt liu ZnO Di ph hunh quang ca ZnO thng xut hin cỏc vựng t ngoi, vựng xanh, vựng vng cam, vựng : - Vựng t ngoi: nhit thng cú th quan sỏt c nh gn b hp th 380 nm ng vi cỏc tỏi hp thụng qua exciton t vỡ nng lng liờn kt exciton ZnO lờn n 60 meV [4] Ngoi nh ph tỏi hp phõn t exciton cng thy xut hin vựng ny c im ca di ph ny l mt di rng, khụng i xng, chõn súng kộo di, tng cng kớch thớch thỡ nh dch chuyn v phớa bc súng di Di nh ph t 390 nm n 410 nm luụn tn ti vi 10 (103) (102) (110) (002) (101) (100) C-ờng độ (đ.v.t.đ) 600 400 (c) 200 (b) (a) 30 40 50 60 70 Góc 2độ) Hỡnh 3.18: Ph XRD ca cỏc mu M1b-ZnO:Al ti cỏc nhit a) 25oC, b) 200 oC, c) 600oC T = 25oC a = 3.2218 c = 5.2502 Mu M1b-ZnO:Al T = 200oC a = 3.1945 c = 5.2166 T = 600oC a = 3.2715 c = 5.1848 T = 25oC a = 3.2439 c = 5.2578 T = 200oC a = 3.2332 c = 5.2136 T = 400oC a = 3.2555 c = 5.1913 T = 600oC a = 3.2497 c = 5.1852 T = 25oC a = 3.2427 c = 5.2175 T = 400oC a = 3.2558 c = 5.1932 Mu M2b-ZnO:Al Mu M3b-ZnO:Al Bng 3.3: Giỏ tr hng s mng ca cỏc mng ZnO:Al ti cỏc nhit khỏc 49 (103) 800 (002) (110) (102) (101) 400 (100) C-ờng độ (đ.v.t.đ) 600 200 (d) (c) (b) (a) 30 40 50 60 70 Góc 2độ) Hỡnh 3.19: Ph XRD ca cỏc mu M2b-ZnO:Al ti cỏc nhit a) 25oC, b) 200 oC, c) 400oC v d) 600oC (002) 400 (110) (102) (b) (101) 200 (100) C-ờng độ (đ.v.t.đ) (103) 600 (a) 30 40 50 60 70 Góc 2độ) Hỡnh 3.20: Ph XRD cỏc mu M3b-ZnO:Al ti cỏc nhit : a) 25oC v b) 400oC 50 nghiờn cu thnh phn cỏc nguyờn t cú cỏc mng ZnO:Al ch to bng phng phỏp PED, cỏc mu mng ZnO:Al lng ng trờn Si cỏc nhit khỏc c kim tra bng ph tỏn sc nng lng Kt qu cho thy cỏc mu mng ch cú cỏc nguyờn t Zn, O, Al v Si (ca lp ) iu ú chng t Al cú th c khuych tỏn vo mng tinh th ZnO v khụng cú cỏc nguyờn t khỏc cỏc mng (trong phm vi chớnh xỏc ca phộp o ~0.1%) Nng lng (eV) Hỡnh 3.21: Ph tỏn sc nng lng o trờn mu M3b-ZnO:Al lng ng trờn Si ti nhit 400oC Kt qu o ph Raman trờn cỏc mu mng ZnO (Hỡnh 3.22ữ3.24) v ZnO:Al (Hỡnh 3.25ữ3.27) ch to bng phng phỏp PED trờn Si cỏc nhit t 25oC n 600oC Khi nhit 400oC s tip tc phi c nghiờn cu tỡm hiu thờm 55 1000 Điện trở ) 800 600 400 200 0 100 200 300 400 500 600 Nhiệt độ tạo màng (o C) 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 56 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 trở () 250 200 150 100 50 100 200 300 400 500 600 Nhiệt độ đế (oC) 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] 57 Độ truyền qua (%) 100 80 M1a-25c M2a-25c M3a-25c M1b-25c M2b-25c M3b-25c 60 40 20 300 400 500 600 700 800 900 B-ớc sóng (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 58 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 59 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 [...]... 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... 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 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 phƣơng pháp gốm Vật liệu ZnO (Mecrk, độ sạch 99.9%) được trộn đều với ôxít Al2O3 (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 13 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... 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 Rs  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... qua trên 90% trong vùng ánh sáng khả kiến Trong luận văn này, chúng tôi tập trung nghiên cứu chế tạo các màng mỏng dẫn điện trong suốt ZnO và ZnO:Al (nồng độ 1%) có điện trở bề mặt thấp (Rs < 200 /), độ dày màng ~500 nm và có độ truyền qua >80% Kết quả này phù hợp với các công bố khoa học gần đây về các đặc tính điện và quang của màng ZnO và ZnO pha tạp 1.3 Các phƣơng pháp chế tạo vật liệu ZnO dạng... 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 các cảm biến nhạy khí là do sự tăng diện tích bề mặt bởi việc giảm kích thước hạt 12 ZnO tinh thể nano được nghiên cứu và ứng dụng. .. mỏng ZnO chế tạo bằng phương pháp chùm xung điện tử có thể mở ra một khả năng ứng dụng mới trong công nghệ linh kiện điện tử 1.1.5 Cơ chế dẫn điện của màng ZnO pha tạp Al Vật liệu tinh thể ZnO có độ dẫn điện thay đổi trong một dải rất rộng, từ vùng độ dẫn điện môi cho đến kim loại, tùy thuộc loại và nồng độ tạp chất pha vào mạng nền ZnO Khi pha tạp Al (hoặc Ga, In) - kim loại phân nhóm III trong bảng... 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 ... dẫn loại p lấp vào lỗ trống tạo dòng điện Hiệu suất pin mặt trời (Si) tốt vào cỡ 12 đến 15%, tùy vật liệu phương pháp chế tạo b Pin mặt trời sở vật liệu CuIn1-xGaxSe2 (CIGS) Đây loại pin mặt trời. .. khả kiến đạt > 80% Tùy thuộc vào vật liệu chế tạo pin mặt trời mà vật liệu TCO thích hợp sử dụng Cho đến nay, nhiều loại vật liệu TCO nghiên cứu chế tạo ứng dụng màng ôxit hỗn hợp dẫn điện In-Sb... màng ZnO, nhiều nhóm nghiên cứu giới sử dụng vật liệu ZnO pha tạp Al, Ga, hỗn hợp (F, Al) để chế tạo điện cực dẫn điện suốt sử dụng cho chế tạo pin mặt trời G Fang [14] chế tạo màng ZnO:Al (nồng