7. Cấu trúc của đề tài
1.3.3. Ứng dụng của vật liệu CuInS2
Từ năm 1970 các hợp chất chalcopyrite ba thành phần đã nhận được nhiều sự quan tâm và nghiên cứu chế tạo dưới dạng màng mỏng. Màng CuInS2 được chế tạo bằng phương pháp bốc bay chân không đã được công bố bởi Kazmerski [29]. Báo cáo đã chỉ ra rằng màng CuInS2 tồn tại hai loại bán dẫn n và p tùy theo nồng độ lưu huỳnh, với nồng độ lưu huỳnh cao thì các màng CuInS2 đều là bán dẫn loại p. Từ đó cho đến nay, màng CuInS2 đã được chế tạo bởi rất nhiều phương pháp khác nhau như phún xạ RF, phun nhiệt
phân, lắng đọng hóa học.
Tinh thể CuInS2 có vùng cấm thẳng, độ rộng năng lượng vùng cấm ~1,5 eV, được quan tâm nghiên cứu chế tạo dạng màng mỏng để ứng dụng làm pin mặt trời do sự hấp thụ quang học cao. CuInS2 có khả năng bền vững đối với các tia vũ trụ, nên được ứng dụng đặc biệt trong các hệ thống thiết bị đặt trong vũ trụ. Pin mặt trời có hiệu suất 18,8 % đã được chế tạo trên cơ sở màng mỏng CuInS2. Về nguyên tắc, các pin năng lượng mặt trời dựa trên chalcopyrit lưu huỳnh như CuInS2 có tiềm năng cho hiệu quả cao tương tự như các pin dựa trên chalcopyrite selen. Sự phát triển của CuInS2 là hấp dẫn, bởi vì thay thế selen độc hại bằng lưu huỳnh không độc hại. Hơn nữa, vật liệu này có thể được thực hiện cả hai loại dẫn n và p, cho phép chế tạo các homojunction và các pin năng lượng mặt trời dị thể. Về mặt lý thuyết điện áp hở mạch của các pin năng lượng mặt trời CuInS2 có thể cao hơn so với điện áp của pin Cu (In,Ga)Se2. Màng CuInS2 có thể được chế tạo một cách dễ dàng với lượng lớn theo quy trình công nghiệp. Các pin năng lượng mặt trời CuInS2 dự kiến sẽ cho thấy hiệu quả vượt trội so với những pin năng lượng mặt trời Cu (In,Ga)Se2.
Một số kết quả nghiên cứu rất gần đây trên hệ vật liệu CuInS2 cấu trúc nanô cho thấy ngoài ứng dụng đã rõ ràng là làm vật liệu biến đổi quang-điện trong pin mặt trời, nó còn có triển vọng làm vật liệu phát quang trong vùng phổ vàng cam-đỏ với hiệu suất huỳnh quang cao. Các nghiên cứu về hệ vật liệu bán dẫn hợp chất ba nguyên tố CuInS2 có cấu trúc tinh thể nanô còn rất mới mẻ, nhưng đã cho thấy triển vọng ứng dụng của chúng, đặc biệt như là loại vật liệu phát quang hiệu suất cao không chứa Cd. Sự góp mặt của CuInS2 là tiền đề tốt để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội trong lĩnh vực vật liệu và linh kiện quang điện tử.