Màng AZO đã đươc chế tao thành công bằng phương pháp phun nhiêṭ phân. Các dung dic̣ h tiền chất 0,1M Zn(CH3COO)2 và 0,1M AlCl3 đươc phun lên đế kính ở 410℃ với tốc độ phun v = 10 mlphút từ khoảng cách d = 27 cm. Màng trong suốt, đồng đều, bao gồm các hạt có kích thước là 200 – 300 nm sắp xếp sít chặt với nhau. Các hạt được tạo nên từ các nano tinh thể có kích thước 27 nm. Màng có độ truyền qua T > 80% trong dải bướ c sóng λ = 420 830 nm vớ i giá trị bề rộng vùng cấm là Eg = 3,27 eV, độ linh động µH = 7,93 Cm2Vs, nồng độ hạt khối là2,15×1016 cm3 và điện trở suất là 37,5 Ω.cm. Màng AZO đã chế tao làm lớp cửa sổ trong suốt trong pin Măṭ trời.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chế tạo pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3-xCrxS7/Ag Ngành Vật lý kỹ thuật Chuyên ngành Vật liệu điện tử Hà Nội – 7/2020 Viêṇ ́ ki ̃ Vât ly thuât ̣ Đồ á n tốt nghiêp ̣ – ĐHBKHN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Chế tạo pin ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Măt trờ i maǹ g mon̉ g cấu trúc thuỷ tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3-xCrxS7/Ag ( x = 0, 0,09, 0,18, 0,27) khảo sát đặc trưng J-V pin Mặt trời đã chế tao điều kiện chiếu sáng tiêu chuẩn AM1.5G (100 mW/cm2) Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Lời cảm ơn Trong trình học tập làm thực nghiệm Viện Vật lý kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, em nhận nhiều kiến thứ c quý báu cũng quan tâm, tạo điều kiện thầy, cô giáo anh chị cán Viện Em xin chân thành cảm ơn tất giúp đỡ Em đặc biệt cảm ơn sâu sắc thầy tận tình hướng dẫn, bảo đóng góp ý kiến quý báu suốt q trình thực hồn thành đồ án Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn gia đình và ban bè, những ngườ i đã tâp ̣ , nghiên cứu hoàn thành quan tâm ủng hô ̣em suốt quãng thờ i gian hoc đồ án tốt tốt nghiệp taị trườ ng Mặc dù cố gắng đồ án tránh thiếu sót Vì em mong nhận thơng cảm góp ý thầy Em xin chân thành cảm ơn! Tóm tắt nội dung đồ án Đã chế tạo thành công pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3-xCrxS7/Ag (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27) phương chế pháp phun nhiệt phân Màng AZO đã từ các dung dic ̣ h tiền chất 0,1M tao đươc Zn(CH3COO)2 0,1M AlCl3 410℃ với tốc độ phun v = 10 ml/phút từ khoảng cách d = 27 cm Màng suốt, đồng đều, bao gồm hạt có kích thước la ̀ 200 - 300 nm xếp sít chặt với Các hạt tạo nên từ nano tinh thể có kích thước 27 nm Màng có độ truyền qua T > 80 % dải bướ c sóng λ = 420 − 830 nm vớ i giá trị bề rộng vùng cấm là Eg = 3,27 eV, nồng độ hạt tải khối 2,15ì1016 cm-3, linh ng àH = 7,93 Cm2/Vs v điện trở suất 37,5 Ω.cm Màng ZnO đã đươc chế tao từ dung dic ̣ h tiền chất 0,1M Zn(CH3COO)2 410℃ với tốc độ phun v = 10 ml/phút từ khoảng cách d = 27 cm Màng ZnO suốt, bám dính tốt đế, bao gồm hạt có kích thước 100 nm xếp sít chặt với tạo nên từ nano tinh thể có kích thước 30 nm xen kẽ kích thước từ 0,5 - µm Màng có độ truyền qua T > 78 % vuǹ g ań h sań g có bướ c sóng λ = 390 − 1100 nm vớ i giá trị bề rộng vùng cấm là Eg = 3,25 eV, độ linh động µH = 1,35 Cm2/Vs, nồng độ hạt tải khối 4,91×1016 cm-3 điện trở suất 94,6 Ω.cm Maǹ g In2S3 đươc chế tao từ dung dic ̣ h tiền chất 0,02M InCl3 và 0,09M (NH2)2CS 300℃ với tốc đô ̣ phun v = − 10 ml/phú t, khoả ng cá ch d = 30 cm Sau chế tao, In2S3 đươc ủ môi trườ ng chân không thấp h nhiệt độ 300℃ Màng có màu vàng chanh, bề mặt mịn, đồng đều, khơng bị bong nứt, bám dính tốt Màng bao gồm hạt có kích thước khoảng 20 − 25 nm xếp sít chặt với Đơ t ̣ ruyền qua cuả maǹ g trướ c và sau ủ lớ n T > 75 % vùng bướ c sóng từ 450 − 1100 nm Sau ủ chân không bề rông vuǹ g cấm maǹ g giảm từ 3,27 xuống 2,67 eV với nồng độ hạt ti l 3,8ì1019 cm-3, linh ng àH = 1556,15 cm2/Vs điện trở suất 2,08×10-4 Ω.cm Màng Cu2Sn3-xCrxS7 (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27) chế tạo từ dung dịch tiền chất SC(NH2)2, SnCl2.5H2O, CrCl3.6H2O CuCl.2H2O nhiệt độ 300℃ với tốc đô phun v = ml/phút Trong điều kiện chiếu sáng tiêu chuẩn AM1.5G (100 mW/cm 2), pin Mặt trời sử dụng màng hấp thụ Cu 2Sn3S7, Cu2Sn2,91Cr,09 S7, Cu2Sn2,82Cr0,18S7 Cu2Sn2,73Cr0,27S7 có Voc = 90 mV Jsc = 0,23 mA/cm2, Voc = 53,5 mV Jsc = 0,67 mA/cm2, Voc = 140 mV Jsc = 0,37 mA/cm2, Voc = 310 mV Jsc = 0,67 mA/cm2 Hiệu suất pin tăng từ 0,007% lên 0,06% tăng hàm lượng pha tạp Crom từ x = đến x = 0,27 Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Sinh viên thực Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG TỔ NG QUAN 1.1 Pin măt trờ i Khá i niêm Cấu tao Nguyên tắc hoat ̣ đông Cơ sở vât lý cuả pin Măt trờ i [1,2] Các đaị lương đăc trưng của pin Măt trờ i [1,3] 1.2 Tổng quan vật liệu hấp thụ pin Mặt trời Silic 10 Gallium arsenide (GaAs) [6] 11 Copper Indium Diselenide (CIS) and Copper Indium Gallium Diselenide (CIGS) [7] 11 Pin Mặt trời polyme [8] 12 Pin Mặt trời thuốc nhuộm (Dye Sensitized Solar Cells-DSSC) 12 Pin Măt trờ i Perovskite [9] 12 1.3 Các màng mỏng pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3-xCrxS7/Ag .13 Màng ITO [25] 13 Màng ZnO AZO 13 Màng mỏng In2S3 15 Vật liệu hấp thụ Cu2Sn3S7 pin Mặt trời màng mỏng .16 CHƯƠNG T HƯ C 2.1 N G H IÊ Ṃ 28 Phương pháp phun nhiệt phân 28 Khái niệm cấu tạo hệ phun nhiệt phân 28 Các quá trình xảy phun nhiêt phân 30 2.2 Quy trình thưc nghiê m chế pin Mặt trời cấu trúc thủy tao tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3-xCrxS7 (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27)/Ag 31 Đế kính đế ITO 31 Maǹ g AZO 32 Màng ZnO 32 Màng In2S3 33 Màng hấp thụ Cu2Sn3-xCrxS7 (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27) 34 Điện cực Ag 35 2.3 Cać phương phaṕ khảo sat́ tiń h chất maǹ g 35 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) .35 Phương pháp UV-Vis 36 Phương phaṕ Alpha-Step 36 Phương phaṕ nhiễu xa t ̣ ia X (XRD) 37 Phương pháp đo hiêu ứ ng Hall 37 Phương pháp đo đặc trưng J-V cấu trúc pin mặt trời 39 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢ O LUÂṆ 40 3.1 Kết khảo sát tính chất màng AZO 40 Hình thái bề mặt maǹ g AZO 40 Phổ nhiễu xạ tia X màng AZO 40 Tính chất quang màng AZO 41 Tính chất điện màng AZO 42 3.2 Kết khảo sát tính chất màng ZnO 42 Hình thái bề mặt màng ZnO 42 Phổ nhiễu xạ tia X màng ZnO 43 Tính chất quang màng ZnO 43 Tính chất điện màng ZnO 44 3.3 Kết khảo sát tính chất màng In2S3 44 Hình thái bề mặt màng In2S3 44 Phổ nhiễu xạ tia X màng In2S3 45 Tính chất quang màng In2S3 45 Kết đo hiệu ứng Hall màng In2S3 46 3.4 Kết khảo sát đặc trưng J-V sáng pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3-xCrxS7 (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27)/Ag 47 KÊ ́ T 50 LUÂṆ TÀ THAM KHẢ O 52 I LIÊỤ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu tao mô pin Măt trờ i đơn giản t Hiǹ h 1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động pin Mặt trời Hình 1.3 Cấu trúc vùng lượng T>0k bán dẫn vùng cấm thẳng xiên Hiǹ h 1.4 Các quá triǹ h lương tử ̣2 mứ c (a) và vuǹ g lương (b) Hình 1.5 Sơ đồ mạch điện tương đương đặc trưng I-V sáng pin Mặt trời Hiǹ h 1.6 Hiệu suất hệ pin Mặt trời dựa vật liệu khác tăng lên theo thời gian[4] Hình 1.7 Pin Mặt trời dựa tinh thể Si 10 Hiǹ h 1.8 Cấu trúc hiệu suất cấu trúc PMT GaInP/GaAs/Ge [6] 11 Hiǹ h 1.9 Sơ đồ cấu trúc pin Mặt trời dựa hợp chất bán dẫn CIGS [7] 11 Hình 1.10 củ a pin Măt ̣ trờ i (DSSC) Cấu tao thuốc nhuôm Hình 1.11 Phổ truyền qua màng ZnO chế tạo phương pháp phun nhiệt phân trước sau ủ nhiệt 14 Hiǹ h 1.12 Sự thay đổi nồng độ điện tử (a), độ linh động (b) điện trở suất (c) màng ZnO pha tạp với nồng độ khác 14 Hình 1.13 Phổ truyền qua màng mỏng In2S3 chế tạo phương pháp PVD sau lắng đọng ủ 30 phút 400°C với tốc độ tăng nhiệt khác 15 Hiǹ h 1.14 Đồ thị biến đổi bề rộng vùng cấm màng mỏng In2S3 chế tạo phương pháp khác 16 Hiǹ h 1.15 Giản đồ pha Gibbs hệ Cu-Sn-S [10] 17 Hiǹ h 1.16 Cấu k 200℃ h 21 truć tinh thể ô Hiǹ h 1.25 Ảnh chụp SEM bề mặt màng Cu2Sn3-x CrxS7 (x Cu2Sn3.5S8 chế n = 0, 0,09, 0,18, 0,27) tao phản ứ g ng pha rắn [19] .22 p Hình 1.26 Giả n đồ nhiễu xa ̣ tia X củ a mà ng Hiǹ h 1.17 Gian̉ h Cu2Sn3-xCrxS7 chế tao đồ pha giả hai phương a nguyên Cu2S – pháp phun nhiêt phân SnS2 [20] t 18 p Hình 1.18 Giản , đồ nhiễu xạ tia X màng p Cu2Sn3S7 h 18 a Hình 1.19 Ảnh AFM màng t Cu2Sn3S7 19 p Hình 1.20 Ảnh phổ EDS màng Cu2Sn3S7 % 19 Hình 1.21 Ảnh t mapping r phân bố nguyên tố màng Cu2Sn3S7 c 20 v Hình 1.22 Phổ hấp thụ màng Cu2Sn3S7 s 21 a Hình 1.23 Đồ u thị (αhν)2 phụ k thuộc vào hν h màng i Cu2Sn3S7 21 ủ Hình 1.24 Phổ hấp thụ màng h Cu2Sn3S7 đều, khơng bị bong nứt, bám dính tốt đế Hình 3.7 là ảnh SEM bề măt của maǹ g, màng gồm hạt có kích thước khoảng 20 − 25 nm xếp sít chặt với tạo thành Phổ nhiễu xạ tia X màng In2S3 (220) 20000 C 15000 ờn g 10000 độ (đ 5000 (213) (309) (400) (103) 10 20 30 40 2θ(o) 50 60 70 Hình 3.8 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mà ng In2S3 Giản đồ nhiễu xạ tia X màng In2S3 sau chế tạo trình bày ở hình đươc 3.8 Màng In2S3 có độ kết tinh tốt, đỉnh nhiễu xạ có cường độ lớn độ rộng nửa đỉnh phổ nhỏ, khơng có hình thành đỉnh pha khác Màng có cấu trúc tetragonal �-In2S3 với đỉnh nhiễu xạ đặc trưng mặt (103), (213), (220), (309), (400) tương ứng với góc nhiễu xạ 2� tính theo 14,43°, 27,74°, 33,64°, 44,07°, 48,12° Kić h thướ c nano tinh thể đươc công thứ c Debye-Scherrer là D ~ 10 nm Tính chất quang màng In2S3 100 100 b) In2S3 ủ 3h a)In2S3 chưa ủ 80 80 Đ ộ 60 tr uy 40 ền qu 20 Đ ộ 60 tr uy 40 ền qu 200 20 400 600 λ(nm) 800 1000 200 400 600 λ(nm) 800 1000 Hình 3.9 Phổ truyền qua của mà ng (a) In2S3 chưa ủ và (b) In2S3 ủ 3h 15 15 In2S3 chưa ủ d = 2,589 m (α hv) 10 ( αh v) 10 (10 cm e V) (1 04 cm 1.e Eg = 3,27 eV 3.0 3.5 4.0 4.5 hv (eV) 5.0 In2S3 ủ 3h d = 0,548 m 2.6 Eg = 2,67 eV 2.8 5.5 3.0 3.2 3.4 hv (eV) Hình 3.10 Bề rông vù ng cấm của mà ng (a) In2S3 chưa ủ và (b) In2S3 ủ 3h Màng In2S3 sau đươc chế tạo đế kiń h phương phaṕ phun nhiệt phân sẽ ủ 300℃ chân không với áp suất khoảng 10-3 Pa vịng 3h Q trình ủ nhiệt chân khơng nhằm mục đích làm bay bớt lưu huỳnh Clo màng In2S3 qua làm giảm điện trở màng làm tăng tính bán dẫn loại n Q trình ủ nhiệt chân khơng tiến hành dựa báo cáo Theresa John cộng [23], theo sau ủ chân khơng tính chất quang màng thay đổi ít, bề rộng vùng cấm giảm từ 2,67 eV xuống 2,62 eV, độ truyền qua màng gần không thay đổi T > 80% Phổ truyền qua của màng In2S3 đươc trình bày ở hình 3.9, đô ̣truyền qua của maǹ g cả trướ c và sau ủ gần không đổi và lớ n T > 75% dải bướ c só ng từ 450 − 1100 nm Đô ̣ truyền qua lớ n cho phé p phần lớ n á nh sá ng đến lớ p hấp thu ̣ Hiǹ h 3.10 là bề rông vun ̀ g cấm cuả maǹ g In2S3 chưa ủ và ủ 3h môi trườ ng chân không Trướ c ủ, maǹ g In2S3 có Eg = 3,27 eV, coǹ sau ủ bề pin măt trờ i rông vù ng cấm giả m xuống 2,67 eV, phù để là m lớ p hơp mảng mỏng đêm Kết đo hiệu ứng Hall màng In2S3 Bảng 3.3 kết đo hiệu ứng Hall màng In2S3 ủ 3h Độ linh Nồng độ hạt tải Điện trở Độ dẫn động khối suất điện cm /Vs 1/cm Ω.cm 1/ (Ω.cm) 19 -4 In2S3 1556,15 3,8×10 2,08×10 1,1×104 Tính chất điện màng In2S3 xác định thông qua hiệu ứng Hall phương pháp Van der Pauw Kết phân tích tóm tắt bảng 3.3 cho thấy màng có tính chất bán dẫn loại n với nồng độ hạt tải khối 3,8×10 19 cm-3 Độ linh động màng In2S3 là µH = 1556,15 Cm2/Vs Điện trở suất màng 2,08×10-4 Ω.cm, phù hợp lớp đệm pin Mặt trời màng mỏng 3.4 Kết khảo sát đặc trưng J-V sáng pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3-xCrxS7 (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27)/Ag Pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3-xCrxS7 (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27)/Ag chế tạo thành công phương pháp phun nhiệt phân lớp màng mỏng AZO, ZnO, In 2S3 lớp hấp thụ Cu2Sn3-xCrxS7 (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27) lên đế kính thủy tinh phủ ITO Trong cấu trúc này, lớp ITO đóng vai trị điện cực suốt, hai lớp AZO/ZnO đóng vài trị lớp cử a sổ, lớp In2S3 đóng vài trò lớp đệm lớp Cu2Sn3-xCrxS7 (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27) lớp hấp thụ Cuối cùng, lớp mỏng Ag phủ lên bề mặt lớp hấp thụ phương pháp bốc bay nhiệt chân khơng có vai trị điện cực pin Mặt trời Đặc trưng mật độ dòng điện - điện áp J-V pin Mặt trời chế tạo điều kiện chiếu sáng tiêu chuẩn AM1.5G (100 mW/cm2) trình bày hình 3.11 đến 3.14 0.00 -0.05 Voc = 90 mV J -0.10 Jsc = 0,23 mA/cm2 FF = 0,33 (m A/ -0.15 cm -0.20 -0.25 50 V (mV) 100 Hình 3.11 Đặc trưng J-V pin măṭ trờ i ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3S7 Hiệu suất pin Mặt tính theo cơng thức: � Voc hở mạch η = Trong đó: Jsc mật độ dịng ngắn mạch FF hệ số điền đầy PT 3.3 P công suất ánh sáng chiếu tới 100mW/cm2 Pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3S7/Ag chế tạo hở mạch Voc = 90 mV, mật độ dòng ngắn mạch Jsc = 0,23 mA/cm2, hệ số điền đầy FF = 0,33 hiệu suất η = 0,007% 0.0 -0.1 -0.2 Voc = 53,5 mV J -0.3 Jsc = 0,67 mA/cm2 FF = 0,26 (m A/c -0.4 m2) -0.5 -0.6 25 -0.70 50 V (mV) Hình 3.12 Đặc trưng J-V pin măṭ trờ i ITO/AZO/ZnO/In2S3/ Cu2Sn2.91Cr0.09S7 Pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn2.91Cr0.09S7/Ag chế tạo hở mạch V oc = 53,5 mV, mật độ dòng ngắn mạch J sc = 0,67 mA/cm2, hệ số điền đầy FF = 0,26 hiệu suất η = 0,01% 0.0 -0.1 J Voc = 140 mV Jsc = 0,37 mA/cm2 FF = 0,30 (m -0.2 A/c m2 -0.3 -0.4 50 100 150 V (mV) Hiǹ h 3.13 Đặc trưng J-V pin măṭ trờ i ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn2.82Cr0.18S7 Pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn2.82Cr0.18S7/Ag chế tạo hở mạch Voc = 140 mV, mật độ dòng ngắn mạch J sc = 0,37 mA/cm2, hệ số điền đầy FF = 0,3 hiệu suất η = 0,016% 0.0 -0.1 -0.2 J (m -0.3 Voc = 310 mV Jsc = 0,67 mA/cm2 FF = 0,28 A/c -0.4 = 0,06% m2 -0.5 -0.6 -0.7 100 200 300 V (mV) Hiǹ h 3.14 Đặc trưng J-V pin măṭ trờ i ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn2.73Cr0.27S7 Pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In 2S3/Cu2Sn2.73Cr0.27S7/Ag chế tạo hở mạch V oc = 310 mV, mật độ dòng ngắn mạch J sc = 0,67 mA/cm2, hệ số điền đầy FF = 0,28 hiệu suất η = 0,06% Khi pha tạp lượng Cr vào vị trí Sn lớp hấp thụ Cu2Sn3-xCrxS7 (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27), hiệu suất pin Mặt trời tăng Pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn2.73Cr0.27S7/Ag chế tạo hở mạch cao Voc = 310 mV hiệu suất cao η = 0,06%, cho thấy tiềm lớp hấp thụ Cu2Sn2.73Cr0.27S7 ứng dụng pin Mặt trời màng mỏng KẾ T LUÂṆ Sau học kỳ nghiên cứ u, đồ ań đã hoaǹ thaǹ h muc tiêu đề vớ i kết đat đươc sau: Màng AZO đã đươc chế thành công phương pháp phun nhiêt phân tao Cać dung dic ̣ h tiền chất 0,1M Zn(CH3COO)2 0,1M AlCl3 đươc phun lên đế kiń h 410℃ với tốc độ phun v = 10 ml/phút từ khoảng cách d = 27 cm Màng suốt, đồng đều, bao gồm hạt có kích thước là 200 – 300 nm xếp sít chặt với Các hạt tạo nên từ nano tinh thể có kích thước 27 nm Màng có độ truyền qua T > 80% dải bướ c sóng λ = 420 − 830 nm vớ i giá trị bề rộng vùng cấm là Eg = 3,27 eV, độ linh động µH = 7,93 Cm2/Vs, nồng độ hạt khối 2,15×1016 cm-3 điện trở suất 37,5 Ω.cm Màng AZO đã chế tao đươ phù hơp c làm lớ p cử a sổ suốt pin Măt trờ i Maǹ g ZnO đã chế tao thành công phương pháp phun nhiêt phân đươc đế kiń h 410℃ từ dung dic ̣ h tiền chất 0,1M Zn(CH3COO)2 với tốc độ phun v = 10 ml/phút từ khoảng cách d = 27 cm lên đế Màng ZnO chế tao đươ c suốt, bám dính tốt đế, bao gồm hạt có kích thước 100 nm xếp sít chặt với tạo nên từ nano tinh thể có kích thước 30 nm xen kẽ kích thước cỡ µm Màng có độ truyền qua T > 78% vùng ánh sáng có bướ c soń g λ = 390 − 1100 nm vớ i giá trị bề rộng vùng cấm là Eg = 3,25 eV, độ linh động µH = 1,35 Cm2/Vs, nồng độ hạt khối 4,91×1016 cm-3 điện trở suất 94,6 Ω.cm Màng ZnO đã chế đươ kết vớ i mà ng AZO phù làm lớ p cử a sô c hơp tao hơp suốt pin Măt trờ i Màng In2S3 đươc chế tao thaǹ h công đế kiń h phương phaṕ phun nhiêt phân đế kính 300℃ sử dụng dung dic ̣ h tiền chất là 0,02M InCl3 và 0,09M (NH2)2CS với tốc đô ̣ phun v = − 10 ml/phú t, khoả ng cá ch d = 30 cm, nhiêt ̣ ̣ đế là 300℃ Màng có màu vàng chanh, bề mặt mịn, đồng đều, không bị bong nứt, bám dính tốt đế Màng bao gồm hạt có kích thước khoảng 20 − 25 nm xếp sít chặt với Sau chế tao, In2S3 đươc ủ môi trườ ng chân không thấp 3h nhiệt độ 300℃ Mà ng có đô ̣ truyền qua lớ n T > 75% dải bướ c sóng từ 450 – 1100 nm Sau ủ chân không, bề rông vùng cấm của màng In2S3 Eg = 2,67 eV sau ủ chân khơng, độ linh động µ H = 1556,15 độ hạtpinkhối ̀ i 3,8×1019 cm-3 điện trở suất Ω.cm phù Cmla2/Vs, p Măt trơ ̀ m lớ nồng -4 2,08×10 hơp đêm Màng Cu2Sn3-xCrxS7 (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27) chế tạo từ dung dịch tiền chất SC(NH2)2, SnCl2.5H2O, CrCl3.6H2O CuCl.2H2O nhiệt độ 300 o C với tốc đô ̣ phun v = ml/phú t Pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In 2S3/Cu2Sn3-xCrx S7 (x = 0, 0,09, 0,18, 0,27)/Ag chế tạo thành công phương pháp phun nhiệt phân Các lớp bán dẫn AZO, ZnO, In 2S3, Cu2Sn3-xCrx S7 phun chồng lên đế kính ITO Một lớp Ag mỏng chế tạo làm điện cực phương pháp bốc bay nhiệt chân không Pin Mặt trời sử dụng lớp hấp thụ Cu2Sn3S7, Cu2Sn2,91Cr0,09 S7, Cu2Sn2,82Cr0,18S7 Cu2Sn2,73Cr0,27S7 có Voc = 90 mV Jsc = 0,23 mA/cm2, Voc = 53,5 mV Jsc = 0,67 mA/cm2, Voc = 140 mV Jsc = 0,37 mA/cm2, Voc = 310 mV Jsc = 0,67 mA/cm2 Hiệu suất tăng từ 0,007% đến 0,06% tăng hàm lượng pha tạp Crom từ x = đến x = 0,27 Hướng nghiên cứu Nghiên cứu tối ưu điều kiện chế tạo để nâng cao hiệu suất pin Mặt trời cấu trúc thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3-xCrxS7/Ag TÀ I LIÊỤ THAM KHẢ O [1 ] S S Hegedus and A Luque, "Handbook of photovoltaic science and engineering", 2003 [2 ] P Q P Phùng Hồ, “Giáo trình Vật liệu bán dẫn”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2008 [3 ] A Rothwarf and K W Böer, “Direct conversion of solar energy through photovoltaic cells”, Prog Solid State Chem., vol 10, pp 71–102, 1975 [4 ] NREL, “Best Research-Cell Efficiencies: Rev 04-06-2020,” Best Research- Cell Efficiency Chart | Photovoltaic Research | NREL p https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html, 2020, [Online] [5 ] S Electricity, F O R Over, and O N E Billion, “Solar Generation: Solar Electricity for over one billion people and two million jobs by 2020”, September, pp 1–52, 2006 [6 ] M Levinshtein, S Rumyantsev and M Shur, "Handbook Series on Semiconductor Parameters: Volume 1", 1996 [7 ] L Q S.M Firoz Hasan, M Khaliquzzaman, S.K Biswas and M Asad Shariff, "Study of the composition of CuInSe2 and Cu1-xGaxSe2 semiconductor thin films prepared by evaporation followed by annealing using RBS and PIXE and their properties", International Nuclear Information System, vol 33, pp 117-126, 2002 [8 ] S Sharma, K K Jain, and A Sharma, “Solar Cells: In Research and Applications-A Review,” Mater Sci Appl., vol 6, no 12, pp 1145–1155, 2015 [9 ] J Seo, E H Jung, N J Jeon, E Y Park, C S Moon, T J Shin, T Y Yang, J H Noh, “Efficient, stable and scalable perovskite solar cells using poly(3- hexylthiophene),” Nature., vol 567, pp 511–515, 2019 [1 0] V Reddy, M Pallavolu, P Guddeti, S Gedi, K Reddy, B Pejjai, W Kim, T Kotte, C Park, “Review on Cu 2SnS3, Cu3SnS4, and Cu4SnS4 thin films and their photovoltaic performance”, Journal of Industrial and Engineering Chemistry., vol 76, pp 39–74, 2019 [1 1] Khanafer M., Gorochov O., Rivet J., “Etude des proprietes electriques des phases: Cu2GeS3, Cu2SnS3, Cu8GeS6 et Cu4SnS4”, Mater Res Bull 9, pp.1543, 1974 Viêṇ ́ ki ̃ Vât ly thuât [1 2] [1 3] ̣ ̣ – ĐHBKHN Đồ á n tốt nghiêp Qu B., Zhang M., Lei D., Zeng Y., Chen Y., Chen L., “Facile solvothermal synthesis of mesoporous Cu2SnS3 spheres and their application in lithium-ion batteries”, Nanoscale 3, pp 3646–3651, 2011 Kuku T.A., Fakolujo O.A., “Photovoltaic characteristics of thin films of Cu2SnS3”, Solar Energy Materials 16, pp 199-204, 1987 [1 4] Q T M Nguyêt, “Nghiên cứu chế tạo số tính chất vật lý màng Cu-Sn-S định hướng ứng dụng pin Mặt trời”, Luâṇ văn thac ̣ si,̃ pp 1- 92, 2011 [1 5] P Đ Hoạt, “Nghiên cứu chế tạo tính chất vật lý màng hấp thụ hệ Cu- Sn-S ứng dụng pin Mặt trời,” Luận văn thạc sỹ, pp 1–64, 2015 [1 6] P M Q Công, “Nghiên cứu chế taọ pin Mặt trời cấu trúc thu ̉y tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2CrxSn1-xS3 (x = 0, 0,06)/Ag”, Thưc ̣ tâp ̣ tốt nghiêp, pp 1-69, 2018 [1 7] [1 8] [1 9] Wang N., Neues Jahrb Mineral Monatsh, pp 424-431, 1974 [2 0] Fiechter S., Martinez M., Schmidt G., Henrion W., Tomm Y., “Phase relations and optical properties of semiconducting ternary sulfides in the system Cu-Sn-S”, Journal of Physics and Chemistry of Solids 64, pp 1859- 1862, 2003 [2 1] L N T Tuǹ g, “Nghiên cứu chế tạo pin Mặt trời cấu trúc Thủy tinh/ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn2.73Cr0.27S7/Ag”, Thưc ̣ tâp ̣ tốt nghiêp, pp 1- 69, 2018 [2 2] Chamberlin R.R., Skarman J.S., “Chemically sprayed thin film photovoltaic converters”, Solid-State Electronics 9, pp 819-820, 1966 [2 3] Kuku T.A., Fakolujo O.A (1987), “Photovoltaic characteristics of thin films of Cu2SnS3”, Solar Energy Materials 16, pp 199-204 [2 4] P Dinh Hoat and D Phuc Hai, “SCAPS SIMULATION OF ZnO/In2S3/Cu2Sn3S7/Mo SOLAR CELL,” J Sci Technol., vol 54, no 1A, pp 183–189, 2016 [2 5] Z Qiao, “Fabrication and study of ITO thin films prepared by magnetron sputtering” pp 157, 2003 [2 G P Daniel, V B Justinvictor, P B Nair, K Joy, P Koshy, and P V Sobott R.J.G, The G.H, Neues Jahrb Mineral Abh 131, pp 23-26, 1977 Dainius P., “Thin Film Deposition by Spray Pyrolysis and the Application in Solid Oxide Fuel Cells”, Doctor Thesis, 2003 93 properties of ZnO thin films prepared by RF magnetron sputtering” Phys B Condens Matter, vol 405, no 7, pp 1782–1786, 2010 [2 7] O Makuku, F Mbaiwa, and T S Sathiaraj, “Structural, optical and electrical properties of low temperature grown undoped and (Al, Ga) codoped ZnO thin films by spray pyrolysis” Ceram Int, vol 42, no 13, pp 14581–14586, 2016 [2 8] [2 9] [3 N Barreau et al solid state communications 122 (2002) 445-450 M.M El-Nahass et al Thin Solid Films 515 (2006) 1796–1801 Bessergenev, V.G., Ivanova, E.N., Kovalevskaya, Y.A., Gromilov, S.A., ... hình (a-Si) hợp chất Silic Hidro A-Si bán dẫn vùng cấm thẳng với bề rộng vùng cấm Eg ~ 1,7 eV Độ linh động hạt tải a-Si thấp nhiều so với c-Si a-Si lại có hệ số hấp thụ cao ( > 105cm-1), a-Si... e - h p haṇ Bướ c só ng giớ i λc của ánh sáng để có thể tao că e- - h+ là: haṇ p ℎ ℎ 1.24 PT (µ ) = = = ( ) 1.18 − Trong tế, cać hat dẫn bi ḳić h thić h e-... (b) In2S3 ủ 3h 46 Hiǹ h 3.11 Đặc trưng J-V pin măt ̣ Hiǹ h 3.12 Đặc trưng J-V pin măt ̣ Hiǹ h 3.13 Đặc trưng J-V pin măt ̣ Hình 3.14 Đặc trưng J-V pin măt ̣ trờ i ITO/AZO/ZnO/In2S3/Cu2Sn3S7