Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 13/2019

03.06.2019

Growth and characterization of Cu2SnS3 (CTS), Cu2SnSe3 (CTSe), and Cu2Sn(S,Se)3 (CTSSe) thin films using dip-coated Cu–Sn precursor

verfasst von: Tuğba Bayazıt, Mehmet Ali Olgar, Tayfur Küçükömeroğlu, Emin Bacaksız, Murat Tomakin

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 13/2019

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Ternary compounds Cu2SnS3, Cu2SnSe3 and Cu2Sn(S,Se)3 thin films used in thin film solar cell applications were prepared at the first time by such a two-stage process that includes dip-coating of Cu–Sn precursors as distinct from vacuum-based fabrication methods followed by sulfurization/selenization of prepared precursors via rapid thermal processing at 550 °C. All prepared thin films revealed Cu-poor composition. X-ray diffraction and Raman spectra of the samples showed that Cu2SnS3 and Cu2SnSe3 thin films had a monoclinic structure as a dominant phase and additionally some secondary phases such as tetragonal Cu2SnS3 and orthorhombic Cu3SnS4. However, the tetragonal and orthorhombic phases had more impact on Cu2Sn(SSe)3 thin film. Compact, dense, and small grained surface morphologies were obtained for the Cu2SnS3 and Cu2Sn(SSe)3 thin films, while the surface morphology of the Cu2SnSe3 thin film had larger grained surface morphology. The Cu2SnS3 thin film demonstrated higher transmittance (~ 65%) and two different absorption edges that indicates formation of two band gap energy. Band gap values of Cu2SnS3, Cu2Sn(SSe)3 and Cu2SnSe3 thin films were found 0.97 eV (and 1.51 eV), 1.25 eV and 0.78 eV, respectively. The lowest resistivity (2.48 × 10−1 Ω cm) and the highest carrier concentration (1.64 × 1019 cm−3) values were observed for Cu2Sn(SSe)3 thin film.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat N.L. Panwar, S.C. Kaushik, S. Kothari, Renew. Sustain. Energy Rev. 15, 1513 (2011)CrossRef N.L. Panwar, S.C. Kaushik, S. Kothari, Renew. Sustain. Energy Rev. 15, 1513 (2011)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat O. Ellabban, H. Abu-rub, F. Blaabjerg, Renew. Sustain. Energy Rev. 39, 748 (2014)CrossRef O. Ellabban, H. Abu-rub, F. Blaabjerg, Renew. Sustain. Energy Rev. 39, 748 (2014)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat K. Branker, M.J.M. Pathak, J.M. Pearce, Renew. Sustain. Energy Rev. 15, 4470 (2011)CrossRef K. Branker, M.J.M. Pathak, J.M. Pearce, Renew. Sustain. Energy Rev. 15, 4470 (2011)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat T. Thirugnanasambandan, K. Pal, A. Sidhu, M.A. Elkodous, H. Prasath, K. Kulasekarapandian, A. Ayeshamariam, J. Jeevanandam, Nano-Struct. Nano-Objects 16, 224 (2018)CrossRef T. Thirugnanasambandan, K. Pal, A. Sidhu, M.A. Elkodous, H. Prasath, K. Kulasekarapandian, A. Ayeshamariam, J. Jeevanandam, Nano-Struct. Nano-Objects 16, 224 (2018)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat A.C. Lokhande, R.B.V. Chalapathy, M. He, E. Jo, M. Gang, S.A. Pawar, C.D. Lokhande, J. Hyeok, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 153, 84 (2016)CrossRef A.C. Lokhande, R.B.V. Chalapathy, M. He, E. Jo, M. Gang, S.A. Pawar, C.D. Lokhande, J. Hyeok, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 153, 84 (2016)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat T. Kato, J. Wu, Y. Hirai, H. Sugimoto, V. Bermudez, IEEE J. Photovolt. 9, 325 (2019)CrossRef T. Kato, J. Wu, Y. Hirai, H. Sugimoto, V. Bermudez, IEEE J. Photovolt. 9, 325 (2019)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat M.A. Olgar, Y. Atasoy, B.M. Başol, M. Tomakin, G. Aygun, L. Ozyuzer, E. Bacaksız, J. Alloys Compd. 682, 610 (2016)CrossRef M.A. Olgar, Y. Atasoy, B.M. Başol, M. Tomakin, G. Aygun, L. Ozyuzer, E. Bacaksız, J. Alloys Compd. 682, 610 (2016)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat J. Chantana, K. Suzuki, T. Minemoto, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 168, 207 (2017)CrossRef J. Chantana, K. Suzuki, T. Minemoto, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 168, 207 (2017)CrossRef
9.
10.
Zurück zum Zitat I.D. Olekseyuk, I.V. Dudchak, L.V. Piskach, J. Alloys Compd. 368, 135 (2004)CrossRef I.D. Olekseyuk, I.V. Dudchak, L.V. Piskach, J. Alloys Compd. 368, 135 (2004)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat S.A. Vanalakar, G.L. Agawane, A.S. Kamble, C.W. Hong, P.S. Patil, J.H. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 138, 1 (2015)CrossRef S.A. Vanalakar, G.L. Agawane, A.S. Kamble, C.W. Hong, P.S. Patil, J.H. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 138, 1 (2015)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat H.D. Shelke, A.C. Lokhande, J.H. Kim, C.D. Lokhande, J. Colloid Interface Sci. 506, 144 (2017)CrossRef H.D. Shelke, A.C. Lokhande, J.H. Kim, C.D. Lokhande, J. Colloid Interface Sci. 506, 144 (2017)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat N. Aihara, H. Araki, A. Takeuchi, K. Jimbo, H. Katagiri, Phys. Status Solidi C 10, 1086 (2013)CrossRef N. Aihara, H. Araki, A. Takeuchi, K. Jimbo, H. Katagiri, Phys. Status Solidi C 10, 1086 (2013)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat M. He, J. Kim, M.P. Suryawanshi, A.C. Lokhande, M. Gang, U.V. Ghorpade, D.S. Lee, J.H. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 174, 94 (2018)CrossRef M. He, J. Kim, M.P. Suryawanshi, A.C. Lokhande, M. Gang, U.V. Ghorpade, D.S. Lee, J.H. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 174, 94 (2018)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Y. Wang, J. Li, C. Xue, Y. Zhang, G. Jiang, W. Liu, C. Zhu, Mater. Lett. 178, 104 (2016)CrossRef Y. Wang, J. Li, C. Xue, Y. Zhang, G. Jiang, W. Liu, C. Zhu, Mater. Lett. 178, 104 (2016)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat J.Y. Lee, I.Y. Kim, M.P. Surywanshi, U.V. Ghorpade, D.S. Lee, J.H. Kim, Sol. Energy 145, 27 (2017)CrossRef J.Y. Lee, I.Y. Kim, M.P. Surywanshi, U.V. Ghorpade, D.S. Lee, J.H. Kim, Sol. Energy 145, 27 (2017)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat M. Nakashima, J. Fujimoto, T. Yamaguchi, M. Izaki, Appl. Phys. Express 8, 042303 (2015)CrossRef M. Nakashima, J. Fujimoto, T. Yamaguchi, M. Izaki, Appl. Phys. Express 8, 042303 (2015)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Y.Y. Kim, J.Y. Lee, U.V. Ghorpade, M.P. Suryawanshi, D.S. Lee, J.H. Kim, J. Alloys Compd. 688, 12 (2016)CrossRef Y.Y. Kim, J.Y. Lee, U.V. Ghorpade, M.P. Suryawanshi, D.S. Lee, J.H. Kim, J. Alloys Compd. 688, 12 (2016)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Y.-X. Guo, W.-J. Cheng, J.-C. Jiang, J.-H. Chu, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 4636 (2016) Y.-X. Guo, W.-J. Cheng, J.-C. Jiang, J.-H. Chu, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 4636 (2016)
20.
Zurück zum Zitat J. Kim, J.Y. Lee, J. Jang, M. He, W.-L. Jeong, M.P. Suryawanshi, J.H. Yun, D.S. Lee, J.H. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 172, 154 (2017)CrossRef J. Kim, J.Y. Lee, J. Jang, M. He, W.-L. Jeong, M.P. Suryawanshi, J.H. Yun, D.S. Lee, J.H. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 172, 154 (2017)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat M. Onoda, X. Chen, A. Sato, H. Wada, Pergamon. Mater. Res. Bull. 35, 1563 (2000)CrossRef M. Onoda, X. Chen, A. Sato, H. Wada, Pergamon. Mater. Res. Bull. 35, 1563 (2000)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat M. Belaqziz, K. Medjnoun, K. Djessas, H. Chehouani, S.E. Grillo, Mater. Res. Bull. 99, 182 (2018)CrossRef M. Belaqziz, K. Medjnoun, K. Djessas, H. Chehouani, S.E. Grillo, Mater. Res. Bull. 99, 182 (2018)CrossRef
23.
24.
Zurück zum Zitat Y. Dong, J. He, X. Li, Y. Chen, L. Sun, P. Yang, J. Chu, J. Alloys Compd. 665, 69 (2016)CrossRef Y. Dong, J. He, X. Li, Y. Chen, L. Sun, P. Yang, J. Chu, J. Alloys Compd. 665, 69 (2016)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat U. Chalapathi, B. Poornaprakash, S. Park, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 21, 1451 (2018) U. Chalapathi, B. Poornaprakash, S. Park, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 21, 1451 (2018)
28.
Zurück zum Zitat M.A. Olgar, E. Bacaks, M. Tomakin, T. Kucukomeroglu, B.M. Başol, Mater. Sci. Semicond. Process. 90, 101 (2019)CrossRef M.A. Olgar, E. Bacaks, M. Tomakin, T. Kucukomeroglu, B.M. Başol, Mater. Sci. Semicond. Process. 90, 101 (2019)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat A. Kanai, H. Araki, A. Takeuchi, H. Katagiri, Phys. Status Solidi B 252, 1239 (2015)CrossRef A. Kanai, H. Araki, A. Takeuchi, H. Katagiri, Phys. Status Solidi B 252, 1239 (2015)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat M.A. Olgar, J. Klaer, R. Mainz, L. Ozyuzer, T. Unold, Thin Solid Films 628, 1 (2017)CrossRef M.A. Olgar, J. Klaer, R. Mainz, L. Ozyuzer, T. Unold, Thin Solid Films 628, 1 (2017)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Y. Dong, J. He, J. Tao, L. Sun, P. Yang, J. Chu, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 26, 6723 (2015) Y. Dong, J. He, J. Tao, L. Sun, P. Yang, J. Chu, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 26, 6723 (2015)
32.
Zurück zum Zitat D. Tiwari, T.K. Chaudhuri, T. Shripathi, U. Deshpande, R. Rawat, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 113, 165 (2013)CrossRef D. Tiwari, T.K. Chaudhuri, T. Shripathi, U. Deshpande, R. Rawat, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 113, 165 (2013)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat D. Kuo, W. Haung, Y. Huang, J. Wu, Y. Lin, Thin Solid Film. J. 518, 7218 (2010)CrossRef D. Kuo, W. Haung, Y. Huang, J. Wu, Y. Lin, Thin Solid Film. J. 518, 7218 (2010)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat D.M. Berg, R. Djemour, L. Gütay, G. Zoppi, S. Siebentritt, P.J. Dale, Thin Solid Films 520, 6291 (2012)CrossRef D.M. Berg, R. Djemour, L. Gütay, G. Zoppi, S. Siebentritt, P.J. Dale, Thin Solid Films 520, 6291 (2012)CrossRef
35.
36.
Zurück zum Zitat R. Juškėnas, Z. Mockus, R. Giraitis, A. Selskis, G. Stalnionis, S. Kanapeckaitė, A. Drabavičius, P. Kalinauskas, G. Niaura, J. Alloys Compd. 767, 345 (2018)CrossRef R. Juškėnas, Z. Mockus, R. Giraitis, A. Selskis, G. Stalnionis, S. Kanapeckaitė, A. Drabavičius, P. Kalinauskas, G. Niaura, J. Alloys Compd. 767, 345 (2018)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat G. Marcano, C. Rincón, S.A. López, G.S. Pérez, J.L. Herrera-Pérez, J.G. Mendoza-Alvarez, P. Rodríguez, Solid State Commun. 151, 84 (2011)CrossRef G. Marcano, C. Rincón, S.A. López, G.S. Pérez, J.L. Herrera-Pérez, J.G. Mendoza-Alvarez, P. Rodríguez, Solid State Commun. 151, 84 (2011)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat J. Li, C. Xue, Y. Wang, G. Jiang, W. Liu, C. Zhu, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 144, 281 (2016)CrossRef J. Li, C. Xue, Y. Wang, G. Jiang, W. Liu, C. Zhu, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 144, 281 (2016)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat W. Wang, H. Cai, G. Chen, B. Chen, L. Yao, J. Dong, X. Yu, S. Chen, Z. Huang, J. Alloys Compd. 742, 860 (2018)CrossRef W. Wang, H. Cai, G. Chen, B. Chen, L. Yao, J. Dong, X. Yu, S. Chen, Z. Huang, J. Alloys Compd. 742, 860 (2018)CrossRef
41.
43.
Zurück zum Zitat A.C. Lokhande, K.V. Gurav, E. Jo, M. He, C.D. Lokhande, J.H. Kim, Opt. Mater. (Amst). 54, 207 (2016)CrossRef A.C. Lokhande, K.V. Gurav, E. Jo, M. He, C.D. Lokhande, J.H. Kim, Opt. Mater. (Amst). 54, 207 (2016)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat H.D. Shelke, A.C. Lokhande, V.S. Raut, A.M. Patil, J.H. Kim, C.D. Lokhande, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 28, 7912 (2017) H.D. Shelke, A.C. Lokhande, V.S. Raut, A.M. Patil, J.H. Kim, C.D. Lokhande, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 28, 7912 (2017)
45.
Zurück zum Zitat M. He, A.C. Lokhande, I.Y. Kim, U.V. Ghorpade, M.P. Suryawanshi, J.H. Kim, J. Alloys Compd. J. 701, 901 (2017)CrossRef M. He, A.C. Lokhande, I.Y. Kim, U.V. Ghorpade, M.P. Suryawanshi, J.H. Kim, J. Alloys Compd. J. 701, 901 (2017)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat P.A. Fernandes, P.M.P. Salomé, A.F. Cunha, J. Alloys Compd. 509, 7600 (2011)CrossRef P.A. Fernandes, P.M.P. Salomé, A.F. Cunha, J. Alloys Compd. 509, 7600 (2011)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat Y. Hirate, H. Tampo, S. Minoura, H. Kadowaki, A. Nakane, K.M. Kim, H. Shibata, S. Niki, H. Fujiwara, J. Appl. Phys. 117, 015702 (2015)CrossRef Y. Hirate, H. Tampo, S. Minoura, H. Kadowaki, A. Nakane, K.M. Kim, H. Shibata, S. Niki, H. Fujiwara, J. Appl. Phys. 117, 015702 (2015)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat N. Sabli, Z.A. Talib, H.S. Hilal, Int. J. Hydrog. Energy 42, 9003 (2017)CrossRef N. Sabli, Z.A. Talib, H.S. Hilal, Int. J. Hydrog. Energy 42, 9003 (2017)CrossRef
50.
51.
Zurück zum Zitat E.S. Hossain, P. Chelvanathan, S.A. Shahahmadi, K. Sopian, B. Bais, N. Amin, Curr. Appl. Phys. 18, 79 (2018)CrossRef E.S. Hossain, P. Chelvanathan, S.A. Shahahmadi, K. Sopian, B. Bais, N. Amin, Curr. Appl. Phys. 18, 79 (2018)CrossRef
52.
Zurück zum Zitat U. Chalapathi, B. Poornaprakash, S.H. Park, Chalcogenide Lett. 13, 325 (2016) U. Chalapathi, B. Poornaprakash, S.H. Park, Chalcogenide Lett. 13, 325 (2016)
53.
Zurück zum Zitat A. Crovetto, R. Chen, R. Bolt, A. Carlo, J. Schou, C. Persson, O. Hansen, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 154, 121 (2016)CrossRef A. Crovetto, R. Chen, R. Bolt, A. Carlo, J. Schou, C. Persson, O. Hansen, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 154, 121 (2016)CrossRef
54.
Zurück zum Zitat P.P.J. Helan, K. Mohanraj, G. Sivakumar, Mater. Sci. Pol. 34, 703 (2016)CrossRef P.P.J. Helan, K. Mohanraj, G. Sivakumar, Mater. Sci. Pol. 34, 703 (2016)CrossRef
55.
Zurück zum Zitat P.U. Bhaskar, G.S. Babu, Y.B.K. Kumar, V.S. Raja, Appl. Surf. Sci. 257, 8529 (2011)CrossRef P.U. Bhaskar, G.S. Babu, Y.B.K. Kumar, V.S. Raja, Appl. Surf. Sci. 257, 8529 (2011)CrossRef
56.
Zurück zum Zitat G. Marcano, C. Rincón, L.M. De Chalbaud, D.B. Bracho, G. SánchezPérez, J. Appl. Phys. 90, 1847 (2001)CrossRef G. Marcano, C. Rincón, L.M. De Chalbaud, D.B. Bracho, G. SánchezPérez, J. Appl. Phys. 90, 1847 (2001)CrossRef
57.
Zurück zum Zitat D.-H. Kuo, W.-D. Haung, Y.-S. Huang, J.-D. Wu, Y.-J. Lin, Surf. Coat. Technol. 205, 196 (2010)CrossRef D.-H. Kuo, W.-D. Haung, Y.-S. Huang, J.-D. Wu, Y.-J. Lin, Surf. Coat. Technol. 205, 196 (2010)CrossRef
58.
Zurück zum Zitat S. Thiruvenkadam, P. Sakthi, S. Prabhakaran, S. Chakravarty, V. Ganesan, A.L. Rajesh, Phys. B Condens. Matter 538, 8 (2018)CrossRef S. Thiruvenkadam, P. Sakthi, S. Prabhakaran, S. Chakravarty, V. Ganesan, A.L. Rajesh, Phys. B Condens. Matter 538, 8 (2018)CrossRef
59.
Zurück zum Zitat Z. Tang, Y. Nukui, K. Kosaka, N. Ashida, H. Uegaki, T. Minemoto, J. Alloys Compd. 608, 213 (2014)CrossRef Z. Tang, Y. Nukui, K. Kosaka, N. Ashida, H. Uegaki, T. Minemoto, J. Alloys Compd. 608, 213 (2014)CrossRef
Metadaten
Titel
Growth and characterization of Cu2SnS3 (CTS), Cu2SnSe3 (CTSe), and Cu2Sn(S,Se)3 (CTSSe) thin films using dip-coated Cu–Sn precursor
verfasst von
Tuğba Bayazıt
Mehmet Ali Olgar
Tayfur Küçükömeroğlu
Emin Bacaksız
Murat Tomakin
Publikationsdatum
03.06.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 13/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-01622-4

Weitere Artikel der Ausgabe 13/2019

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 13/2019 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt