4.2 .Ảnh hưởng của axit sulfamic (H3SNO3) lên lắng đọng Cu-In-Ga-Se
4.2.2. Voltammogram của hệ 2 nguyên Cu-Se
Hình 4.11: Voltammogram của dung dịch chứa 20mM 𝐶𝑢𝐶𝑙2, 20mM 𝐻2𝑆𝑒𝑂3 với nồng độ axit sulfamic khác nhau.
Có một số sự khác biệt giữa các đường Voltammogram của hệ 2 nguyên Cu-Se và các Voltammogram của hệ đơn nguyên Cu, Se. Đối với các dung dịch có nồng độ sulfamic thấp, ta có thể thấy có 3 đỉnh. Đỉnh ở -1,0V (đỉnh A) một lần nữa được gán cho quá trình khử của H2SeO3 như đã được mô tả trong phần trên. Sự khác biệt đáng chú ý đầu tiên là sự xuất hiện của đỉnh ở -0,7V (đỉnh B). Đỉnh này có thể vẫn liên quan tới các q trình được mơ tả bởi phương trình (4.11) và (4.12). Tức là các quá trình này xảy ra ở một thế dương hơn do một phản ứng cảm ứng. J.Liu và cộng sự [30] cũng đã quan sát thấy hiện tượng này và cho rằng đó là do sự khử Se thành H2Se, theo phương trình: Se + 2H+ + 2e− ↔ H2Se (4.13) -0.035 -0.03 -0.025 -0.02 -0.015 -0.01 -0.005 0 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 cu rr e n t (A) potential (V) 0mM 10mM 20mM 30mM 40mM A B C D
Luận văn tốt nghiệp
Trong bài báo cáo của họ, sự dịch chuyển dương rất mạnh của đỉnh này từ -0,9V đến -0,65V đã được giải thích bởi sự giải phóng năng lượng từ phản ứng:
Se + Cu2+ ↔ CuSe + 2H+ (4.14) Một khác biệt đáng chú ý nữa là vị trí của đỉnh ở -0,2V (đỉnh C) mà có thể liên quan đến sự khử Cu2+ hoặc Se4+được mơ tả bởi phương trình (4.9) và (4.10). So với thế khử riêng, ở đó Cu2+ ion hoặc Se4+ ion được khử, ta thấy rằng đỉnh này đã có sự dịch chuyển dương. Bản chất của hiện tượng này có thể gán cho sự hình thành các pha Cu-Se, ví dụ:
2 Cu+ + H2SeO3 + 4H+ + 6e- ↔ Cu2Se + 3H2O (4.15) Cu2+ + H2SeO3+ 4H+ + 6e- ↔ CuSe + 3H2O (4.16) Chúng ta cần lưu ý rằng việc tạo nên các pha Cu-Se được cho là một q trình khơng mong đợi vì pha Cu-Se có tính dẫn điện cao, gây nên hiện tượng nối tắt và do vậy làm giảm hiệu suất của pin mặt trời CIGS. Các đặc tính CV mơ tả ở trên được duy trì trong những dung dịch với nồng độ axit sulfamic từ 0mM đến 20mM. Một ảnh hưởng mạnh của axit sulfamic lên sự lắng đọng của hệ Cu-Se đã được quan sát trong các dung dịch chứa 30mM và 40mM axit sulfamic. Những bằng chứng đáng chú ý của ảnh hưởng này bao gồm:
- Sự xuất hiện của một đỉnh vào khoảng -0,07V (đỉnh D), đó có thể do sự khử Cu2+ thành Cu+ theo phương trình (4.8).
- Dịch chuyển âm của đỉnh C từ -0,2V đến -0,4V. - Sự suy giảm của đỉnh A.
Sự dịch chuyển âm của đỉnh C là một kết quả thú vị vì nó cho thấy rằng sự hình thành các pha Cu-Se bị hạn chế bằng cách sử dụng axit sulfamic như các chất tạo phức.