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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2/2013

01.02.2013

Structural and optical properties of the Cu2ZnSnSe4 thin films grown by nano-ink coating and selenization

verfasst von: Ying Liu, De-Yi Kong, Hui You, Chi-lai Chen, Xin-hua Lin, Jürgen Brugger

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 2/2013

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Abstract

Quaternary semiconductor Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) is a very promising alternative to semiconductors based on indium (In) and gallium (Ga) as solar absorber material due to its direct band gap, inherent high absorption coefficient (>104 cm−1) and abundance of cheap elements zinc (Zn) and tin (Sn). In this study, high quality CZTSe thin films were successfully synthesized by a green and low-cost solution based non-vacuum method, which involves spin coating non-toxic solvent-based CZTSe nano-inks onto Mo coated soda lime glass substrates followed by selenization with elemental Se vapor. The effect of selenization temperature on structural, morphological, compositional and optical properties of CZTSe films are investigated using X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and photoluminescence spectroscopy. XRD and Raman analysis indicates that a tetragonal stannite-type structured CZTSe is formed. Depend on the selenization temperature, the dense and compact films with grain sizes from 200 nm (500 °C) up to about 1 μm (580 °C) are obtained. EDS measurement indicates that the composition ratios of the prepared CZTSe films are copper-poor and zinc-rich nature. The CZTSe films are p-type conductivity confirmed by a hot point probe method. Photoluminescence spectrum shows slightly asymmetric narrow bands with a maximum of intensity at 0.92 eV. The dependence of the photoluminescence on the excitation temperature reveals a decrease in the intensity of the photoluminescence bands. An absorption coefficient exceeding 104 cm−1 and the band gap energy about 0.87 eV of the studied films are determined by an absorption spectroscopy.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat P. Jackson, D. Hariskos, E. Lotter, S. Paetel, R. Wuerz, R. Menner, W. Wischmann, M. Powalla, Prog. Photovoltaics Res. Appl. 19, 894 (2011)CrossRef P. Jackson, D. Hariskos, E. Lotter, S. Paetel, R. Wuerz, R. Menner, W. Wischmann, M. Powalla, Prog. Photovoltaics Res. Appl. 19, 894 (2011)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat F. Luckert, D.I. Hamilton, M.V. Yakushev, N.S. Beattie, G. Zoppi, M. Moynihan, I. Forbes, A.V. Karotki, A.V. Mudryi, M. Grossberg, J. Krustok, R.W. Martin, Appl. Phys. Lett. 99, 062104 (2011)CrossRef F. Luckert, D.I. Hamilton, M.V. Yakushev, N.S. Beattie, G. Zoppi, M. Moynihan, I. Forbes, A.V. Karotki, A.V. Mudryi, M. Grossberg, J. Krustok, R.W. Martin, Appl. Phys. Lett. 99, 062104 (2011)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat G. Suresh Babu, Y.B. Kishore Kumar, P. Uday Bhaskar, S. Raja Vanjari, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94, 221 (2010)CrossRef G. Suresh Babu, Y.B. Kishore Kumar, P. Uday Bhaskar, S. Raja Vanjari, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94, 221 (2010)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat I. Repins, C. Beall, N. Vora, C. DeHart, D. Kuciauskas, P. Dippo, B. To, J. Mann, W.-C. Hsu, A. Goodrich, R. Noufi, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 154 (2012)CrossRef I. Repins, C. Beall, N. Vora, C. DeHart, D. Kuciauskas, P. Dippo, B. To, J. Mann, W.-C. Hsu, A. Goodrich, R. Noufi, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 154 (2012)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat G. Zoppi, I. Forbes, R.W. Miles, P.J. Dale, J.J. Scragg, L.M. Peter, Prog. Photovolt. Res. Appl. 17, 315 (2009)CrossRef G. Zoppi, I. Forbes, R.W. Miles, P.J. Dale, J.J. Scragg, L.M. Peter, Prog. Photovolt. Res. Appl. 17, 315 (2009)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat P.M.P. Salomé, P.A. Fernandes, A.F. da Cunha, Thin Solid Films 517, 2531 (2009)CrossRef P.M.P. Salomé, P.A. Fernandes, A.F. da Cunha, Thin Solid Films 517, 2531 (2009)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat R.A. Wibowo, W.S. Kim, E.S. Lee, B. Munir, K.H. Kim, J. Phys. Chem. Solids 68, 1908 (2007)CrossRef R.A. Wibowo, W.S. Kim, E.S. Lee, B. Munir, K.H. Kim, J. Phys. Chem. Solids 68, 1908 (2007)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat R. Adhi Wibowo, E. Soo Lee, B. Munir, K. Ho Kim, Phys. Status Solidi. (a) 204, 3373 (2007)CrossRef R. Adhi Wibowo, E. Soo Lee, B. Munir, K. Ho Kim, Phys. Status Solidi. (a) 204, 3373 (2007)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat C.M. Fella, A.R. Uhl, Y.E. Romanyuk, A.N. Tiwari, Phys. Status Solidi. (a) 209, 1043 (2012)CrossRef C.M. Fella, A.R. Uhl, Y.E. Romanyuk, A.N. Tiwari, Phys. Status Solidi. (a) 209, 1043 (2012)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat D.A.R. Barkhouse, O. Gunawan, T. Gokmen, T.K. Todorov, D.B. Mitzi, Prog. Photovoltaics Res. Appl. 20, 6 (2012)CrossRef D.A.R. Barkhouse, O. Gunawan, T. Gokmen, T.K. Todorov, D.B. Mitzi, Prog. Photovoltaics Res. Appl. 20, 6 (2012)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat D. Abou-Ras, G. Kostorz, D. Bremaud, M. Kälin, F.V. Kurdesau, A.N. Tiwari, M. Döbeli, Thin Solid Films 480–481, 433 (2005)CrossRef D. Abou-Ras, G. Kostorz, D. Bremaud, M. Kälin, F.V. Kurdesau, A.N. Tiwari, M. Döbeli, Thin Solid Films 480–481, 433 (2005)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat T. Wada, N. Kohara, S. Nishiwaki, T. Negami, Thin Solid Films 387, 118 (2001)CrossRef T. Wada, N. Kohara, S. Nishiwaki, T. Negami, Thin Solid Films 387, 118 (2001)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat N. Kohara, S. Nishiwaki, Y. Hashimoto, T. Negami, T. Wada, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 67, 209 (2001)CrossRef N. Kohara, S. Nishiwaki, Y. Hashimoto, T. Negami, T. Wada, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 67, 209 (2001)CrossRef
15.
16.
Zurück zum Zitat M. Altosaar, J. Raudoja, K. Timmo, M. Danilson, M. Grossberg, J. Krustok, E. Mellikov, Phys. Status Solidi. (a) 205, 167 (2008)CrossRef M. Altosaar, J. Raudoja, K. Timmo, M. Danilson, M. Grossberg, J. Krustok, E. Mellikov, Phys. Status Solidi. (a) 205, 167 (2008)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat S. Ahn, S. Jung, J. Gwak, A. Cho, K. Shin, K. Yoon, D. Park, H. Cheong, J.H. Yun, Appl. Phys. Lett. 97, 021905 (2010)CrossRef S. Ahn, S. Jung, J. Gwak, A. Cho, K. Shin, K. Yoon, D. Park, H. Cheong, J.H. Yun, Appl. Phys. Lett. 97, 021905 (2010)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat M. Grossberg, J. Krustok, K. Timmo, M. Altosaar, Thin Solid Films 517, 2489 (2009)CrossRef M. Grossberg, J. Krustok, K. Timmo, M. Altosaar, Thin Solid Films 517, 2489 (2009)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat P.M.P. Salomé, P.A. Fernandes, A.F. da Cunha, J.P. Leitão, J. Malaquias, A. Weber, J.C. González, M.I.N. da Silva, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94, 2176 (2010)CrossRef P.M.P. Salomé, P.A. Fernandes, A.F. da Cunha, J.P. Leitão, J. Malaquias, A. Weber, J.C. González, M.I.N. da Silva, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94, 2176 (2010)CrossRef
20.
21.
Zurück zum Zitat S. Chen, X.G. Gong, A. Walsh, S.-H. Wei, Appl. Phys. Lett. 94, 041903 (2009)CrossRef S. Chen, X.G. Gong, A. Walsh, S.-H. Wei, Appl. Phys. Lett. 94, 041903 (2009)CrossRef
Metadaten
Titel
Structural and optical properties of the Cu2ZnSnSe4 thin films grown by nano-ink coating and selenization
verfasst von
Ying Liu
De-Yi Kong
Hui You
Chi-lai Chen
Xin-hua Lin
Jürgen Brugger
Publikationsdatum
01.02.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 2/2013
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-012-0970-8

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