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A Study on Optoelectronic Properties of Copper Zinc Tin Sulfur Selenide: A Promising Thin-Film Material for Next Generation Solar Technology
Crystal Research and Technology ( IF 1.5 ) Pub Date : 2021-05-26 , DOI: 10.1002/crat.202000159 Nisar Ali 1, 2 , M. Zubair 2 , Amir Khesro 1 , Rashid Ahmed 3, 4 , Sarir Uddin 5 , Naeem Shahzad 6 , Hussein Alrobei 7 , Abul Kalam 8, 9 , Abdullah G. Al‐Sehemi 8, 9 , Bakhtiar Ul Haq 10
Crystal Research and Technology ( IF 1.5 ) Pub Date : 2021-05-26 , DOI: 10.1002/crat.202000159 Nisar Ali 1, 2 , M. Zubair 2 , Amir Khesro 1 , Rashid Ahmed 3, 4 , Sarir Uddin 5 , Naeem Shahzad 6 , Hussein Alrobei 7 , Abul Kalam 8, 9 , Abdullah G. Al‐Sehemi 8, 9 , Bakhtiar Ul Haq 10
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Studies on copper zinc tin sulpher selenide (CZTSSe) thin-film material and its applications as a base material are intensively being researched since it is an earth-abundant, inexpensive, flexible, and interesting material for next-generation optoelectronic technologies. Apropos, this study explores and reports the synthesis of CZTSSe thin films and their key optoelectronics characteristics. The reported films are fabricated on a soda-lime glass substrate by using a physical vapor deposition technique, and then annealed from 250 to 450 °C. From the X-ray diffraction analysis, the structure of the as-deposited thin films is found to be amorphous in nature. Annealed thin films of CZTSSe exhibit polycrystalline nature with an average crystallite size of 46.3 nm in tetragonal structure. To determine the bandgap energy, as well as optical properties, the visible spectrophotometer, and four-probe techniques, are used. From the measurements, the bandgap energy of the annealed film is found to be 1.64 eV at 450 °C which is in the optimal range as an absorber layer for solar cell devices. Similarly, by employing the four-probe technique, I–V characteristics for the as-deposited thin films, the material shows non-ohmic behavior whereas the annealed film demonstrates partially ohmic with a resistance of 670 ohms.
中文翻译：
铜锌锡硒化硫的光电特性研究：下一代太阳能技术的有前途的薄膜材料
铜锌锡硫硒化物 (CZTSSe) 薄膜材料及其作为基材的应用正在深入研究，因为它是一种用于下一代光电技术的地球上丰富、廉价、灵活且有趣的材料。同时，本研究探索并报告了 CZTSSe 薄膜的合成及其关键光电特性。报道的薄膜是通过使用物理气相沉积技术在钠钙玻璃基板上制造的，然后在 250 至 450°C 下退火。从 X 射线衍射分析中，发现沉积的薄膜的结构本质上是无定形的。CZTSSe 的退火薄膜表现出多晶性质，四方结构的平均微晶尺寸为 46.3 nm。为了确定带隙能量以及光学特性，使用可见分光光度计和四探针技术。根据测量结果，发现退火薄膜的带隙能量在 450 °C 时为 1.64 eV，这是作为太阳能电池器件吸收层的最佳范围。同样，通过使用四探针技术，沉积态薄膜的I – V特性，该材料表现出非欧姆行为，而退火膜表现出部分欧姆特性，电阻为 670 欧姆。
更新日期：2021-07-12
中文翻译：
铜锌锡硒化硫的光电特性研究：下一代太阳能技术的有前途的薄膜材料
铜锌锡硫硒化物 (CZTSSe) 薄膜材料及其作为基材的应用正在深入研究，因为它是一种用于下一代光电技术的地球上丰富、廉价、灵活且有趣的材料。同时，本研究探索并报告了 CZTSSe 薄膜的合成及其关键光电特性。报道的薄膜是通过使用物理气相沉积技术在钠钙玻璃基板上制造的，然后在 250 至 450°C 下退火。从 X 射线衍射分析中，发现沉积的薄膜的结构本质上是无定形的。CZTSSe 的退火薄膜表现出多晶性质，四方结构的平均微晶尺寸为 46.3 nm。为了确定带隙能量以及光学特性，使用可见分光光度计和四探针技术。根据测量结果，发现退火薄膜的带隙能量在 450 °C 时为 1.64 eV，这是作为太阳能电池器件吸收层的最佳范围。同样，通过使用四探针技术，沉积态薄膜的I – V特性，该材料表现出非欧姆行为，而退火膜表现出部分欧姆特性，电阻为 670 欧姆。
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