Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tính chất cấu trúc và quang học của film ZnO được chuẩn bị bằng phương pháp phun nhiệt trên nền nhựa PI ở các nhiệt độ khác nhau để tích hợp vào pin mặt trời
Tóm tắt
Các film oxit kẽm (ZnO) đã được chế tạo bằng phương pháp phun nhiệt hóa học bằng cách phun dung dịch tiền chất bán dẫn trực tiếp lên các nền nhựa polyimide (PI) ở các nhiệt độ nền khác nhau, trong khoảng từ 250–295 °C với các bước 15 °C. Tác động của nhiệt độ nền đối với tính chất cấu trúc và quang học của các film thu được đã được nghiên cứu. Các phổ XRD cho thấy rằng film ZnO là poly tinh thể và có cấu trúc lục giác. Kích thước tinh thể của các film tăng lên khi nhiệt độ film tăng. Các bước sóng Raman xung quanh 436 và 575 cm−1 đã được quan sát thấy ở tất cả các film. Khoảng cách năng lượng quang học cho tất cả các film mỏng đã được tính toán bằng cách sử dụng phương trình Tauc. Kết quả cho thấy rằng khoảng cách năng lượng giảm khi nhiệt độ nền tăng, với các giá trị năng lượng trong khoảng từ 3.45–3.25 eV, trong khi độ truyền sáng tăng lên khi nhiệt độ nền tăng. Đặc biệt, giá trị khoảng cách năng lượng và độ truyền sáng cao của các film ZnO chuẩn bị ở 295 °C khiến các film này trở thành vật liệu cửa sổ quang học tiềm năng cho các tế bào mặt trời đa lớp CIGS.
Từ khóa
#ZnO; phim mỏng; phun nhiệt; nền nhựa; khoảng cách năng lượng; độ truyền sáng; tế bào mặt trờiTài liệu tham khảo
P.F. Yang, H.C. Wen, S.R. Jian, Y.S. Lai, S. Wu, R.S. Chen, Characteristics of ZnO thin films prepared by radiofrequency magnetron sputtering. Microelectron. Reliab. 48, 389–394 (2008)
J.S. Wellings, N.B. Chaure, S.N. Heavens, I.M. Dharmadasa, Growth and characterisation of electrodeposited ZnO thinfilms. Thin Solid Films 516, 3893–3898 (2008)
J. Müller, G. Schöpe, O. Kluth, B. Rech, V. Sittinger, B. Szyszka, R. Geyer, P. Lechner, H. Schade, M. Ruske, G. Dittmar, State-of-the-art mid-frequency sputtered ZnO films for thin film silicon solar cells and modules. Thin Solid Films 442, 158–162 (2003)
J. Müller, O. Kluth, S. Wieder, H. Siekmann, G. Schöpe, W. Reetz, O. Vetterl, D. Lundszien, A. Lambertz, B.F. Finger, H. Rech, Development of highly efficient thin film silicon solar cells on texture-etched zinc oxide-coated glass substrates. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 66, 275–281 (2001)
D. Kim, T. Shimomura, S. Wakaiki, T. Terashita, M. Nakayama, Photoluminescence properties of high-quality ZnO thinfilms prepared by an RF-magnetron sputtering method. Physica B 376–377, 741–744 (2006)
A. Goktas, F. Aslan, I.H. Mutlu, Tuning of structural, optical and dielectric constants by various transition metal doping in ZnO:TM (TM = Mn, Co, Fe) nanostructured thin films: a comparative study. Ceram. Int. 43, 704–713 (2017)
T. Maruyama, J. Shionoya, Zinc oxide thin films prepared by chemical vapour deposition from zinc acetate. J. Mater. Sci. Lett. 11, 170–172 (1992)
G. Srinivasan, J. Kumar, Optical and structural characterization of zinc oxide thin films prepared by sol-gel process. Cryst. Res. Technol. 41, 893–896 (2006)
A. Goktas, F. Aslan, I.H. Mutlu, Effect of preparation technique on the selected characteristics of Zn1–x Co x O nanocrystalline thin films deposited by sol–gel and magnetron sputtering. J. Alloys Compd. 615, 765–778 (2014)
S.J. Lim, S. Kwon, H. Kim, ZnO thin films prepared by atomic layer deposition and rf sputtering as an active layer for thin film transistor. Thin Solid Films 516, 1523–1528 (2008)
M.G. Faraj, K. Ibrahim, Optical and structural properties of thermally evaporated zinc oxide thin films on polyethylene terephthalate substrates. Int. J. Polym. Sci. 2011, 302843 (2011)
L. Zhao, J. Lian, Y. Liu, Q. Jiang, Structural and optical properties of ZnO thin film deposited on quartz glass by pulsed laser deposition. Appl. Surf. Sci. 252, 8451–8455 (2006)
R. Ayouchi, D. Leinen, F. Martín, M. Gabas, E. Dalchiele, J.R. Ramos-Barrado, Preparation and characterization of transparent ZnO thin films obtained by spray pyrolysis. Thin Solid Films 426, 68–77 (2003)
H.H. Afifi, S.A. Mahmoud, A. Ashour, Structural study of ZnS thin films prepared by spray pyrolysis. Thin Solid Films 263, 248–251 (1995)
A.N. Banerjee, C.K. Ghosh, K.K. Chattopadhyay, H. Minoura, A. K. Sarkar, A. Akiba, A. Kamiya, T. Endo, Low-temperature deposition of ZnO thin films on PET and glass substrates by DC-sputtering technique. Thin Solid Films 496, 112–116 (2006)
M. Garganourakis, S. Logothetidis, C. Pitsalidis, D. Georgiou, S. Kassavetis, A. Laskarakis, Deposition and characterization of PE./ZnO layers onto PET substrates. Thin Solid Films 517, 6409–6413 (2009)
Y.S. Park, H.K. Kim, S.W. Jeong, W.J. Cho, Highly flexible indium zinc oxide electrode grown on PET substrate by efficient roll-to-roll sputtering process. Thin Solid Films 518, 3071–3074 (2010)
M.G. Faraj, M.Z. Pakhuruddin, Deposited lead sulfide thin films on different substrates with chemical spray pyrolysis technique. Int. J. Thin Films Sci. Technol. 4, 215–217 (2015)
C.K. Yew, Express Chemistry Form 4. (Pelangi ePublishing Sdn Bhd, Johor Bahru, 2012), pp. 230
E.H. Kisi, M.M. Elcombe, U parameters for the wurtzite structure of ZnS and ZnO using powder neutron diffraction. Acta Crystallographica Sect. C 45, 1867–1870 (1989)
M.Z. Pakhuruddin, K. Ibrahim, A.A. Aziz, Properties of polyimide substrate for applications in flexible solar cells. Optoelectron Adv Mater 7, 377–380 (2013)
S.J. Ikhmayies, R.N. Ahmad-Bitar, The influence of the substrate temperature on the photovoltaic properties of spray deposited CdS:In thin films. Appl. Surf. Sci. 256, 3541–3545 (2010)
L.S. Birks, H. Friedman, Particle size determination from X-ray line broadening. J. Appl. Phys. 17, 687–692 (1948)
S.Z. Abbas, A.A. Aboud, M. Irfan, S. Alam, Effect of substrate temperature on structure and optical properties of Co3O4 films prepared by spray pyrolysis technique. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 60, 012058 (2013)
M.G. Faraj, M.Z. Pakhuruddin, P. Taboada, Structural and optical properties of cadmium sulfide thin films on flexible polymer substrates by chemical spray pyrolysis technique. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28, 6628–6634 (2017)
A. Goktas, I.H. Mutlu, Y. Yamada, E. Celik, Influence of pH on the structural optical and magnetic properties of Zn1–xMnxO thin films grown by sol–gel method. J. Alloys Compd. 553, 259–266 (2013)
A. Goktas, I.H. Mutlu, Y. Yamada, Influence of Fe-doping on the structural, optical, and magnetic properties of ZnO thin films prepared by sol–gel method. Superlattices Microstruct. 57, 139–149 (2013)
C.X. Xu, G.P. Zhu, J. Kasim, Y. Yang, X. Li, Z.X. Shen, X.W. Sun, Spatial distribution of defect in ZnO nanodisks. Curr. Appl. Phys. 9, 573–576 (2009)
X.B. Wang, C. Song, K.W. Geng, F. Zeng, F. Pan, Photoluminescence and Raman scattering of Cu-doped ZnO films prepared by magnetron sputtering. Appl. Surf. Sci. 253, 6905–6909 (2007)
A. Ismail, M.J. Abdullah, The structural and optical properties of ZnO thin films prepared at different RF sputtering power. J. King Saud Univ. Sci. 25, 209–215 (2013)
A. Ashour, Physical properties of spray pyrolysed CdS thin films. Turk. J. Phys. 27, 551–558 (2003)
A. Ashour, H.H. Afify, S.A. Mahmoud, Effect of some spray pyrolysis parameters on electrical and optical properties of ZnS films. Thin Solid Films 248, 253–256 (1994)
X.T. Hao, J. Ma, D.H. Zhang, Y.G. Yang, H.L. Ma, C.F. Cheng, X.D. Liu, Comparison of the properties for ZnO:Al films deposited on polyimide and glass substrates. Mater. Sci. Eng. B 90, 50–54 (2002)
M.G. Faraj, K. Ibrahim, M.H. Eisa, M.K.M. Pakhuruddin, M.Z. Pakhuruddin, Comparison of zinc oxide thin films deposited on the glass and polyethylene terephthalate substrates by thermal evaporation technique for applications in solar cells. Optoelectron. Adv. Mater. 4, 1587–1590 (2010)
J. Tauc, Amorphous and liquid semiconductors. (Springer, New York, 1974)
Y. Vijayakumar, K.N. Reddy, A.V Moholkar, M.V.R. Reddy, Influence of the substrate temperature on the structural, optical and thermoelectric properties of sprayed V2O5 thin films. Mater. Technol. 49, 371 (2015)
C. Jagadish, S. Pearton, Zinc oxide bulk, thin films and nanostructures processing, properties and applications. (Elsevier Ltd., Amsterdam, 2006)