لایه نشانی تلورید کادمیوم به روش لایه نشانی الکتروشیمیایی و بررسی تاثیر انحراف از ولتاژ استوکیومتری

سلول های خورشیدی تلورید کادمیوم جایگاه ویژه ای در بازار سلول های خورشیدی دارند. یکی از روش های ساده و ارزان قیمت ساخت لایه تلورید کادمیوم، روش الکتروشیمیایی است. در این پژوهش، لایه تلورید کادمیوم به روش لایه نشانی الکتروشیمیایی کاتدی با استفاده از محلولالکترولیت آبی لایه نشانی شد. به منظور جبران یون های تلوریوم تهی شده از محلول الکترولیت اشباع از یون تلوریوم استفاده شد. لایه نشانی در ولتاژهای 1580، 1600 و 1620 میلی ولت انجام شد. نتایج حاصل از الگوی پراش پرتو ایکس نشان داد که در هر سه ولتاژ فاز تلورید کادمیوم بدون شکل گیری فاز ثانویه ایجاد می شود. همچنین، با استفاده از الکوی پراش پرتو ایکس اندازه بلورک تلورید کادمیوم اندازه گیری شد که این مقدار برای هر سه ولتاژ لایه نشانی در حدوده نانومتری بود. نتایج آنالیز عنصری نشان داد که نسبت مولی کادمیوم به تلوریوم در لایه های اعمال شده در ولتاژهای 1850، 1600 و 1620 میلی ولت به ترتیب برابر با 0.97، 1.00 و 1.03 است. ضخامت واقعی و تئوری لایه ها به ترتیب از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و منحنی جریان-زمان اندازه گیری شد. ضخامت واقعی لایه های اعمال شده در ولتاژهای 1850، 1600 و 1620 میلی ولت به ترتیب برابر با 594، 717 و 826 نانومتر اندازه گیری شد و ضخامت تئوری به ترتیب برابر با 2130، 2550 و 3570 نانومتر محاسبه شد. با مقایسه این دو پارامتر بازده لایه نشانی برای لایه های اعمال شده در ولتاژهای 1850، 1600 و 1620 میلی ولت به ترتیب برابر با 28%، 28% و 23% اندازه گیری شد. تصاویر میکروسکوپی سطح نمونه نشان داد که در تمام نمونه ها لایه تلورید کادمیوم متشکل از دندریت های میکرومتری است.

electrochemical deposition of cdte and investigating the effect of potential deviation from stoichiometric potential

cdte solar cells have a significant position in photovoltaic market due to their high efficiency and low cost. among the various deposition techniques, electrochemical deposition offers simple and inexpensive method for cdte fabrication. at a specific voltage, stoichiometric cdte films can be obtained. since the reduction potential of tellurium ions is more positive than that of cadmium ions, anodic deviation from the stoichiometric voltage leads to tellurium-rich cdte films, while cathodic deviation results in cadmium-rich cdte films. in this study, cdte thin films were electrochemically deposited at the stoichiometric voltage of 1600 mv, as well as at slightly anodic (1580 mv) and cathodic (1620 mv) voltages. elemental analysis using energy dispersive spectroscopy (eds) method revealed that the cd/te atomic ratios at 1580, 1600, and 1620 mv were 0.97, 1.00, and 1.03, respectively this finding indicates the formation of tellurium-rich, stoichiometric and cadmium-rich cdte layers. x-ray diffraction (xrd) analysis confirmed that all deposited layers were single phase cdte without any secondary phases. the real thickness of the obtained films, measured via scanning electron microscopy (sem) cross-sectional images, was compared with the theoretical thickness calculated from current-time curves. the obtained results revealed a decrease in deposition efficiency with cathodic deviation. top-view sem images showed that all cdte layers consisted of micrometer sized dendritic structures. the obtained results demonstrate that by controlling deposition voltage, cdte films with tailored stoichiometry can be produced, enabling precise control over their electrical properties for photovoltaic applications.