การวิจัยและพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์แบบเฮทเทอร์โรจังค์ชั่นของสารกึ่งตัวนำ CuInSe2

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการหาค่าคงที่โครงผลึกของผงผลึกเอกพันธ์กึ่งตัวนำจากการเลี้ยวเบนของรังสีเอ๊กซ์ แบบผงผลึกด้วยกล้องเดอบาย เชอร์เรอ, ศึกษาโครงสร้างทางจุลภาค และหาชนิดการนำไฟฟ้าของผลึกเอกพันธ์ CuInSez, CdS และ ZnS ผลึกเอกพันธ์ CuInSez ที่เพิ่มปริมาณของธาตุ Cu หรือ In หรือ Se อย่างใดอย่างหนึ่งให้มากกว่าสัดส่วนตามสตอยดิโอเมตริเท่ากับ 0.6% ถูกเตรียมขึ้นมาจากสภาวะหลอมเหลวแบบไดเรกชันนิลฟรีซซิงด้วยวิธีลดอุณหภูมิเตาในแนวเฉียง 5 องศากับแนวรายส่วนผลึกเอกพันธ์ CdS และ ZnS ถูกเตรียมขึ้นมาจากวิธี CVD โดยใช้ก๊าซ H2 เป็นสารลำเลียงไออะตอมของสารตั้งต้น ผลึกเอกพันธ์ที่เตรียมได้สามารถตัดมาใช้งานได้ในระดับขนาด 5x8x1 มม.3 สำหรับ CuInSe2 และ 5x5x0.5 มม.3 สำหรับ CdS และ ZnS ผลึกกึ่งตัวนำ CuInSe2, CdS และ ZnS ที่มีสัดส่วนผสมของธาตุต่าง ๆ ตามสตอยคิโอเมตตริจะมีชนิดการนำไฟฟ้าเป็นได้ทั้งชนิดพีหรือเอ็นอย่างใดอย่างหนึ่ง ส่วนผลึก CuInSe2 ที่เพิ่มปริมาณของธาตุ In จะมีชนิดการนำไฟฟ้าชนิดเอ็น และที่เพิ่มปริมาณของธาตุ Cu และ Se จะมีชนิดการนำไฟฟ้าเป็นชนิดพี จากการศึกษาโครงสร้างผลึกโดย วิธีการเลี้ยวเบนของรังสีเอ๊กซ์พบว่าผลึก CuInSe2 มีโครงสร้างแบบ เตตระโกนอลชาลโคไพไรท์ มีค่าคงที่โครงผลึกอยู่ในช่วง a~5.783-5.794 A° และ c~11.588-11.618 A° มีค่า c/a~1.999-2.008 ส่วนผลึก CdS และ ZnS มีโครงสร้างแบบซิงค์เบลนด์ มีค่าคงที่โครงผลึก a~5.820 A° และ a~5.410 A° ตามลำดับ ซึ่งพบว่าผลการทดลองที่ได้นี้สอดคล้องกับที่เคยมีผู้รายงานไว้ [1,2,3]