سنتز نانوذرات(czts) cu2znsns4 به روش هیدروترمال برای کاربرد سلول خورشیدی

ابزارهای فوتوولتائیک سنتی برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی دارای مشکلاتی از جمله هزینه‌های بالا ساخت و نصب هستند، لذا در حال حاضر تمرکز بیش‌تر بر نسل جدید سلول‌های خورشیدی از جمله کاشی خورشیدی با بازدهی بالاتر و هزینه‌های قابل‌قبول‌تر است. با توجه به ظهور نانولایه‌ها و همچنین پیشرفت‌های گسترده‌ صورت گرفته در انتخاب مواد اولیه و دستگاه‌های اعمال این نوع لایه‌ها، در مطالعه جاری آماده‌سازی و دستیابی به شرایط بهینه لایه اصلی کاشی خورشیدی مدنظر قرار گرفته است. بهترین نمونه شامل جوهر فیلم لایه جاذب از ترکیب czts و ساخته شده با روش سولوترمال در دمای °c 550 حاصل شد. با استفاده از آنالیزهای پراش اشعه ایکس (xrd) و طیف سنج رامان (raman)، به مطالعات فازی نمونه‌های سنتز شده و همچنین شناسایی گروه‌های عاملی موجود در ترکیبات پرداخته شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی عبوری (fesem) برای بررسیریخت‌شناسی سطح و همچنین ریزساختار جوهرهای تهیه شده و برای آنالیز طیف جذبی فرابنفش مرئی از اسپکتروفوتومتر (uv vis spectrophotometer) استفاده شد. تحلیل xrd ساختار کسیتریت خالص و همچنین وجود فازهای ثانویه در برخی نمونه‌ها را نشان می‌دهد و نتایج مشابه حضور فاز خالص کسیتریت و انواع فازهای ثانویه نانوذرات cztsبا نتایج رامان تشخیص و تایید شده است. در بررسی‌های مذکور نمونه سنتز شده در دمای °c550 دارای ساختار بلوری کسیتریت با شدت پیک‌های مناسب به‌عنوان مناسب‌ترین نمونه منتخب شد. میکروسکوپ fesemنشان می‌دهد که کلیه نمونه نانو ذرات czts دارای شکل گلبرگ مانند داشته به‌طوری‌که با افزایش دما شکل گلبرگ‌ها خمیده می‌شوند و درنهایت بهترین شرایط همگن بودن ذرات ریخت‌شناسی نمونه در دمای °c550 مشاهده شد. همچنین بر اساس نتایج شاخص edsنمونه‌ای که در آن بیشترین درصد وزنی عنصر مس و کمترین درصد وزنی عنصر گوگرد را دارا باشد، از نظر کاربرد در ساختارهایی سلول خورشیدی اولویت داشته که چنین مشخصاتی در نمونه سنتز شده در دمای °c550 نشان داده شده است. نتایج uvvisنشان داد که باند شکاف اپتیکی نانوذرات cztsدر بهترین نمونه عدد  ev1.49 است. در مجموع نتایج بررسی‌ها در این پژوهش گویای مناسب بودن روش سنتز سولوترمال و همچنین تاثیرگذاری دما بر مشخصات نهایی فیلم نازک از جمله نوع ساختار، ریخت‌شناسی، درصد عبور و انرژی شکاف باندرا نمایش دادند.

Synthesis of (CZTS) Cu2ZnSnS4 Nanoparticles by Hydrothermal Method for Solar Cell Application

Traditional photovoltaic devices for replacing fossil fuels have problems, including high construction and installation costs. Hence, there is now more focus on the new generation of solar cells, including solar tiles with higher efficiency and lower const. Due to the emergence of nanolayers and the extensive advances in the selection of raw materials and devices for the application of this type of layers, in the present study, the preparation and achievement of optimal conditions for the main layer of solar tile has been considered. The best sample containing adsorbent layer film ink was obtained from CZTS and was made by solothermal method at 550 ºC. Using Xray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy analysis, phase studies of the synthesized samples as well as the identification of functional groups in the compounds were performed. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) was used to study the surface morphology and the microstructure of the prepared inks. A UVVis spectrophotometer was used to analyze the ultravioletvisible absorption spectrum. XRD analysis showed the formation of pure cassiterite as well as the presence of secondary phases of CZTS in some samples. and the results were confirmed by Raman spectroscopy. In the studies, the sample synthesized at 550 ºC with crystalline structure of cassiterite with suitable peak intensities was selected as the most suitable sample. FESEM microscopy showed that all samples of CZTS nanoparticles had a petallike shape and with increasing temperature the petals bended. Finally the best conditions for the homogeneity of the morphological particles of the sample were observed at 550 ºC. Also, based on the results of the EDS, the sample with the highest weight percentage of copper and the lowest weight percentage of sulfur had priority in terms of application in solar cell structures, such characteristics were observed in the sample synthesized at 550 ºC. UVVis results showed that the optical cleavage band of CZTS nanoparticles in the best sample was 1.49 eV. In general, the results of the studies in this work showed the appropriateness of the solothermal synthesis method and also the effect of temperature on the final characteristics of the thin film, including the type of structure, morphology, transmition and energy bandgap.