Abstract Tin sulphide (SnS) thin films were grown using the RF sputtering techniques. The working pressures (WP) were tuned between 0.70 and 4.00 Pa at fixed RF power of 100 W and deposition time of 2 min. X-ray diffractometry studies indicate that the films crystallized in the orthorhombic crystal structure and were single phase. The crystallite size increased up to a critical working pressure of 1.33 Pa and decreased thereafter with increased WP. Scanning electron microscopy (SEM) indicates that the films exhibit columnar grain structures. Energy dispersive spectroscopy indicates that the films are slightly Sn-rich. Transmittance and reflectance plots exhibits interference pattern, an indication that the films were of uniform thickness. Analysis from the optical data gives optical absorption coefficient (α) > 104 cm−1, and direct energy bandgap that exhibits relative decrease with the deposition conditions. Electrical studies from Hall effect measurements indicates that the films possess p-type electrical conductivity, and carrier concentration of 1016 cm−3 for films grown at WP of 1.33 Pa. The RF sputtered SnS thin films grown on Mo-substrates served as absorber layers to fabricate thin film hetero-junction solar cell devices in the substrate configuration with a cadmium sulphide (CdS) window partner. The best device yielded a short circuit current density of 25.94 mA/cm2, open circuit voltage of 0.087 V and an enhanced solar conversion efficiency of 0.60%. A world record value for RF-sputtered SnS/CdS based hetero-junction thin film solar cell devices.

中文翻译：

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调整射频溅射硫化锡薄膜的特性并增强射频溅射 SnS 薄膜异质结太阳能电池器件的性能

摘要 使用射频溅射技术生长硫化锡 (SnS) 薄膜。在 100 W 的固定射频功率和 2 分钟的沉积时间下，工作压力 (WP) 在 0.70 到 4.00 Pa 之间调整。X 射线衍射研究表明薄膜以正交晶体结构结晶并且是单相的。晶粒尺寸增加到 1.33 Pa 的临界工作压力，然后随着 WP 的增加而减小。扫描电子显微镜 (SEM) 表明薄膜表现出柱状晶粒结构。能量色散光谱表明薄膜略微富含锡。透射率和反射率曲线显示干涉图样，表明薄膜厚度均匀。从光学数据分析得出光吸收系数 (α) > 104 cm-1，直接能带隙随着沉积条件的增加而相对减小。霍尔效应测量的电学研究表明，对于在 1.33 Pa 的 WP 下生长的薄膜，薄膜具有 p 型导电性和 1016 cm-3 的载流子浓度。在 Mo 基板上生长的 RF 溅射 SnS 薄膜用作吸收层以使用硫化镉 (CdS) 窗口伙伴在基板配置中制造薄膜异质结太阳能电池器件。最佳器件的短路电流密度为 25.94 mA/cm2，开路电压为 0.087 V，太阳能转换效率提高 0.60%。射频溅射 SnS/CdS 异质结薄膜太阳能电池器件的世界纪录值。霍尔效应测量的电学研究表明，对于在 1.33 Pa 的 WP 下生长的薄膜，薄膜具有 p 型导电性和 1016 cm-3 的载流子浓度。在 Mo 基板上生长的 RF 溅射 SnS 薄膜用作吸收层以使用硫化镉 (CdS) 窗口伙伴在基板配置中制造薄膜异质结太阳能电池器件。最佳器件的短路电流密度为 25.94 mA/cm2，开路电压为 0.087 V，太阳能转换效率提高 0.60%。射频溅射 SnS/CdS 异质结薄膜太阳能电池器件的世界纪录值。霍尔效应测量的电学研究表明，对于在 1.33 Pa 的 WP 下生长的薄膜，薄膜具有 p 型导电性和 1016 cm-3 的载流子浓度。在 Mo 基板上生长的 RF 溅射 SnS 薄膜用作吸收层以使用硫化镉 (CdS) 窗口伙伴在基板配置中制造薄膜异质结太阳能电池器件。最佳器件的短路电流密度为 25.94 mA/cm2，开路电压为 0.087 V，太阳能转换效率提高 0.60%。射频溅射 SnS/CdS 异质结薄膜太阳能电池器件的世界纪录值。在 Mo 基板上生长的 RF 溅射 SnS 薄膜用作吸收层，以在具有硫化镉 (CdS) 窗口伙伴的基板配置中制造薄膜异质结太阳能电池器件。最佳器件的短路电流密度为 25.94 mA/cm2，开路电压为 0.087 V，太阳能转换效率提高 0.60%。射频溅射 SnS/CdS 异质结薄膜太阳能电池器件的世界纪录值。在 Mo 基板上生长的 RF 溅射 SnS 薄膜用作吸收层，以在具有硫化镉 (CdS) 窗口伙伴的基板配置中制造薄膜异质结太阳能电池器件。最佳器件的短路电流密度为 25.94 mA/cm2，开路电压为 0.087 V，太阳能转换效率提高 0.60%。射频溅射 SnS/CdS 异质结薄膜太阳能电池器件的世界纪录值。