بررسی اثر دمای زیرلایه بر خواص ساختاری و اپتیکی لایه جاذب czts (cu2znsns4) لایه نشانی شده به روش اسپری پیرولیز پنوماتیک

لایه جاذب czts (cu2znsns4) مورد بررسی در این مقاله به عنوان یک لایه فعال در سلول‌های خوشیدی لایه نازک نسل سوم، به دلیل فراوانی و ارزان قیمت بودن عناصر در پوسته زمین و همچنین غیر سمی بودن عناصر، امیدها را برای دستیابی به سلول خورشیدی مقرون به صرفه و دوست‌دار محیط زیست افزایش داده است. روش لایه نشانی مورد بررسی در این پژوهش، روش کم هزینه اسپری پیرولیز پنوماتیک است که پتانسیل تجاری سازی و تولید بدون نیاز به خلاء را داراست. در این پژوهش دماهای 200، 300 و 400 درجه سانتی‌گراد به عنوان دمای زیرلایه مورد بررسی قرار گرفت. آزمون‌های xrd، afm، fesem و drs برای مشخصه‌یابی و تعیین عملکرد لایه سنتز شده انجام شد. افزایش دمای زیرلایه باعث بهبود بلورینگی، افزایش اندازه کریستالیت و کاهش میکروکرنش غیر یکنواخت در لایه نازک czts شد. از طرفی افزایش دمای زیرلایه باعث کاهش شکاف انرژی نواری از 1.68 الکترون ولت به 1.58 الکترون ولت شد. علاوه ‌بر این با افزایش دمای زیرلایه از 200 به 400 درجه سانتی‌گراد بازتاب پراکنده و میزان عبور دهی لایه‌ها کاهش و جذب و ضریب جذب افزایش می‌یابد. دمای زیرلایه پایین می‌تواند باعث تشکیل فازهای ناخواسته روی سطح آزاد لایه جاذب شود که امری نامطلوب در کاربردهای نوری است.

effect of substrate temperature on optical properties of czts absorber layers fabricated by pneumatic spray pyrolysis

the czts (cu₂znsns₄) absorber layer investigated in this study, intended for application as the active layer in third-generationthin-film solar cells, offers a promising pathway toward cost-effective and environmentally benign photovoltaics. this is primarily due to the abundance, low cost, and non-toxicity of its constituent elements. the deposition technique employed pneumatic spray pyrolysis is a low-cost, scalable, and vacuum-free method, making it highly attractive for industrial applications. in this work, the effect of substrate temperature (200 °c, 300 °c, and 400 °c) on the structural and optical properties of czts thin films was systematically studied. characterization techniques including xrd, afm, fesem, and drs were used to evaluate the synthesized layers. results show that increasing the substrate temperature enhances crystallinity, enlarges crystallite size, andreduces microstructural strain in the czts thin films. additionally, the optical band gap decreased from 1.68 ev at 200 °c to1.58 ev at 400 °c, likely due to improved crystallinity and reduced defect density. higher substrate temperatures also led todecreased diffuse reflectance and transmittance, while absorption and absorption coefficient increased correspondingly.conversely, lower substrate temperatures were associated with the formation of secondary phases on the film surface, which aredetrimental to optical performance and solar cell efficiency.