Hidrotermal Yöntemi ile Üretilen Sb2S3 İnce Filmlerin Özelliklerine Biriktirme Süresinin Etkileri

Öz

Antimon sülfür (Sb2S3), uygun optik ve elektriksel özellikleri nedeniyle sürdürülebilir ince film güneş pilleri için oldukça umut verici bir yarı iletkendir. Bu çalışmada, biriktirme süresinin filmlerin morfolojik, optik ve yapısal özellikleri üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla, hidrotermal biriktirme yöntemi ile indiyum kalay oksit (ITO) kaplı cam alt tabakalar üzerine farklı sürelerde Sb2S3 ince filmler kaplanmıştır. Analizler, biriktirme süresinin Sb2S3 ince filmlerin fiziksel özelliklerini değiştirmede oldukça etkili olduğunu ortaya koymuştur. Uygun biriktirme sürelerinin kullanılmasının, (hk1) tercihli yönelime sahip, düzgün ve yüksek oranda kristalize Sb2S3 filmlerin oluşumuna yol açtığı ve bu filmlerin güneş pillerinde potansiyel kullanımını gösterdiği kanıtlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Antimon Sülfür
• Hidrotermal Biriktirme
• İnce Film Güneş Hücreleri

Deposition Time Effects on Sb2S3 Thin Film Properties via Hydrothermal Method

Abstract

Antimony sulfide (Sb2S3) is a highly promising semiconductor for sustainable thin-film solar cells due to its favorable optical and electrical properties. In this study, Sb2S3 thin films were deposited on indium tin oxide (ITO) coated glass substrates using a hydrothermal deposition technique with varying deposition times to investigate the impact of deposition duration on the morphological, optical, and structural properties of the films. The analysis revealed that deposition time is highly effective in modifying the physical properties of Sb2S3 thin films. It was demonstrated that employing the deposition time at 8 hours led to the formation of uniform and highly crystalline Sb2S3 films with (hk1) preferred orientation, suggesting its potential utility in solar cells.

Keywords

• Antimony Sulfide
• Hydrothermal Deposition
• Thin Film Solar Cells

References

1. Chen Z., Chen G., The effect of absorber thickness on the planar Sb2S3 thin film solar cell: Trade-off between light absorption and charge separation, Solar Energy 201, 323–329, 2020.
2. Deng H., Feng X., Zhu Q., Liu Y., Wang G., Zhang C., Zheng Q., Wu J., Wang W., Cheng S., 8.2%-Efficiency hydrothermal Sb2S3 thin film solar cells by two-step RTP annealing strategy, Science China Materials 67(11), 3666-3674, 2024.
3. Kondrotas R., Chen C., Tang J., Sb2S3 solar cells, Joule 2(5), 857-878, 2018.
4. Liu M., Gong Y., Li Z., Dou M., Wang F., A green and facile hydrothermal approach for the synthesis of high-quality semi-conducting Sb2S3 thin films, Applied Surface Science 387, 790–795, 2016.
5. Shockley W., Queisser H.J., The Shockley-Queisser limit, Journal of Applied Physics 32(3), 510-519, 1961.
6. Tang R., Wang X., Lian W., Huang J., Wei Q., Huang M., Yin Y., Jiang C., Yang S., Xing G., Chen S., Zhu C., Hao X., Green M. A., Chen T., Hydrothermal deposition of antimony selenosulfide thin films enables solar cells with 10% efficiency, Nature Energy 5, 587–595, 2020.
7. Turkoglu F., Ekren M.E., Cantas A., Yakinci K., Gundogan H., Koseoglu H., Aygun G., Ozyuzer L., Structural and optical characteristics of antimony selenosulfide thin films prepared by two-step method, Journal of the Korean Physical Society 81 (3), 278-284, 2022.
8. Vavale S. D., Pawar S. G., Deshmukh D. H., Deshmukh H.P., Hydrothermal method for Synthesis of different Nanostructure Metal Oxide thin film, International Journal of Innovative Knowledge Concepts 6(11), 126, 2018.

9. Wang, X., Tang, R., Jiang, C., Lian, W., Ju, H., Jiang, G., Li, Z., Zhu, C., Chen, T., Manipulating the Electrical Properties of Sb2(S,Se)3 Film for High-Efficiency Solar Cell. Adv. Energy Mater. 10, 2002341, 2020.
10. Yildirim, M. A., Tuna Yildirim, S., Cagirtekin, A. O., Karademir, M., Karaduman Er, I., Coskun, A., Ates, A., Acar, S., The effect of deposition time on the structural, morphological and H2S gas sensing properties of the V2O5 nanostructures deposited by hydrothermal method. Journal of Materials Science: Materials in Electronics 30, 12215–12223, 2019.