СИНТЕЗ ТА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІКРИСТАЛІЧНИХ Sb2S3 ТА (Sb2S3)90Ag10
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2024.2.11-16Ключові слова:
халькогеніди; фазовий аналіз, спектри дифузійного відбиття.Анотація
Останнім часом значну кількість досліджень присвячено пошуку нових або вдосконаленню існуючих фотоелектричних матеріалів. Халькогеніди р-металів привертають все більшу увагу завдяки унікальним характеристикам, зокрема, високим коефіцієнтом поглинання фотонів, значним дипольним моментом, оптимальною шириною забороненої зони і здатністю до утворення твердих розчинів. Для оптимізації електричних і оптичних параметрів (концентрації носіїв заряду, ширини забороненої зони та ін.) з метою покращення продуктивності, наприклад, сонячних елементів, використовують леговані сполуки. У даній роботі здійснено синтез легованого сріблом полікристалічного стибій сульфіду Sb2S та проведено дослідження одержаних сплавів методами рентгенівського фазового аналізу та спектрального дифузного відбивання. Методом рентгенівського фазового аналізу встановлено фазовий склад синтезованих сплавів і з’ясовано, що дифрактограма сплаву (Sb2S3)90Ag10 містить дві системи рефлексів, що відповідають сульфідам Sb2S3 та AgSbS2. Спектри дифузного відбивання проаналізовано з використанням функції Кубелки-Мунка та методом Тауца оцінено псевдоширину забороненої зони.
Посилання
Pan Z., Mora-Sero I., Shen Q., Zhang H., Li Y., Zhao K., Wang J., Zhong X., Bisquert J. High efficiency ”green” quantum dot solar cells. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9203–9210. Doi: 10.1021/ja504310w.
Wedemeyer H., Michels J., Chmielowski R., Bourdais S., Muto T., Sugiura M., Dennler G., Bachmann J. Nanocrystalline solar cells with an antimony sulfide solid absorber by atomic layer deposition. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 67–71. Doi: 10.1039/C2EE23205G.
Ho S., Sahaya Anand T.J. A review of chalcogenide thin films for solar cell applications. Indian Journal of Science and Technology. 2015, 8, 12. Doi: 10.17485/ijst/2015/v8i12/67499.
Ito S., Tsujimoto K., Nguyen D.-C., Manabe K., Nishino H. Doping effects in Sb2S3 absorber for full-inorganic printed solar cells with 5.7% conversion efficiency. International Journal of Hydrogen Energy. 2013, 38, 16749–16754. Doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.02.069.
Choi, Y. C.; Lee, D. U.; Noh, J. H.; Kim, E. K.; Seok, S. I. Highly improved Sb2S3 sensitized-inorganicorganic heterojunction solar cells and quantification of traps by deep-level transient spectroscopy. Advanced Functional Materials, 24(23):3587–3592, 2014.
Messina S., Nair M., Nair P. Antimony sulfide thin films in chemically deposited thin film photovoltaic cells. Thin Solid Films. 2007. 515, 5777–5782. Doi: 10.1016/j.tsf.2006.12.155.
Nair M.T.S., Peña Y., Campos J., García V.M., Nair P.K. Chemically deposited Sb2S3 and Sb2S3-CuS thin films. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 2113–2120. Doi: 10.1149/1.1838605.
Quarti C., Mosconi E., Ball J., M., D’Innocenzo V., Tao C., Pathak S., Snaith H.J., Petrozza A., De Angelis F. Structural and optical properties of methylammonium lead iodide across the tetragonal to cubic phase transition: implications for perovskite solar cells. Energy Environ. Sci. 2016, 9, 155–163. Doi: 10.1039/C5EE02925B.
ASM International Handbook Committees. ASM handbook. Vol.3, Alloy phase diagrams (8th Edition). Materials Park, Ohio: ASM International, 1992, P. 1741.
Zaki S.A., Abd-Elrahman M.I., Abu-Sehly A.A., Optical and electrical properties of amorphous Sb2S3 thin films: Effect of the film thickness. J. Non-Cryst. Sol. 2021, 552, 120318. Doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2020.120318.
Shang M.H., Zhang J., Wei S., Zhu Y., Wang L., Hou H., Wu Y., Fujikawa T., Ueno N. Bi-doped Sb2S3 for low effective mass and optimized optical properties. J. Mater. Chem. C. 2016, 4, 5081‒5090. Doi: 10.1039/C6TC00513F.
Kyono A., Kimata M. Structural variations induced by difference of the inert pair effect in the stibnite-bismuthinite solid solution series (Sb,Bi)2S3 Am. Miner. 2004, 89, 932‒940. Doi: 10.2138/am-2004-0702.
Hoda S.N., Chang L.L.Y. Phase relations in the systems PbS-Ag2S-Sb2S3 and PbS-Ag2S-Bi2S3. Am. Miner. 1975, 60, 621‒633.
Philips-Invernizzi B., Dupont D., Caze C. Bibliographical review for reflectance of diffusing media. Opt. Eng. 2001, 40, 1082–1092. Doi: 10.1117/1.1370387.
Yang L., Miklavcic S.J. Revised Kubelka–Munk theory. III. A general theory of light propagation in scattering and absorptive media. J. Opt. Soc. Am. A. 2005, 22, 1866‒1873. Doi: 10.1364/JOSAA.22.001866.
Alcaraz de la Osa R., Iparragirre I., Ortiz D., Saiz J.M. The extended Kubelka–Munk theory and its application to spectroscopy. ChemTexts. 2020, 6, 2. Doi: 10.1007/s40828-019-0097-0.
Gesesse G.D., Gomis-Berenguer A., Barthe M.F., Ania C.O. On the analysis of diffuse reflectance measurements to estimate the optical properties of amorphous porous carbons and semiconductor/carbon catalysts. J. Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2020, 398, 112622. Doi: 10.1016/j.jphotochem.2020.112622.
Tauc J., Grigorovici R., Vancu A. Optical properties and electronic structure of amorphous Germanium. Phys. Status Solidi B. 1996, 2, 627‒637. Doi: 10.1002/pssb.19660150224.
