Методом время-разрешенной микроволновой фотопроводимости в диапазоне 36 ГГц в интервале темпера-тур 200−300 K изучена кинетика гибели носителей тока в порошках Cu−Zn−Sn−Se, полученных ампульным твердофазным методом синтеза. Время жизни избыточных электронов при комнатной температуре оказалось меньше 5 нс. Энергия активации для процесса рекомбинации составила Ea ∼ 0.054 эВ. DOI: 10.21883/FTP.2017.01.43990.8274
ВведениеТонкопленочные солнечные элементы (ТСЭ) привле-кают все большее внимание исследователей всего мира прежде всего надеждой на снижение цены производи-мой электроэнергии. Особенно сказанное относится к батареям с поглощающими слоями Cu−In−Ga−(S,Se) (CIGS) и CdTe, которые уже начинают внедряться в производство [1]. Однако, несмотря на перспективу этих технологий, относительно небольшая распространен-ность в природе In и Те ограничивает производственные мощности для батарей на их основе по прогнозам до < 100 GWP в год. Более низкая стоимость руд, содержащих медь, цинк или олово -основу кестеритов Cu 2 ZnSn(S,Se) 4 (CZTSe) -делает их привлекательной альтернативой для CdTe или CIGS.Существует несколько способов получения пленок данных материалов, основные из них: вакуумное ис-парение [2,3], соиспарение [4,5], золь-гель метод [6,7] и электроосаждение [8]. Достаточно успешный подход, основанный на спин-коутинге из раствора частиц в гидразине, был предложен компанией IBM для изго-товления фотоэлектрических устройств с КПД более 11.1% на основе Cu 2 ZnSn(S,Se) 4 [6]. В литературе также имеются данные о создании солнечной батареи на осно-ве Cu 2 ZnSnSe 4 с эффективностью 9.15%, поглощающий слой которой был получен методом соиспарения из 4 источников [4]. Однако, несмотря на успехи в создании ТСЭ, достигнутые показатели все же в 3 раза хуже теоретического предела Шоккли−Квиссера (∼ 30%) [9] и причины этого неясны.Можно предположить, что низкий коэффициент кон-версии в сравнении с теоретическим пределом обуслов-лен узостью области гомогенности CZTS(Se) [10,11], которая обусловливает трудности в получении однофаз-ных пленок CZTS(Se) с минимальными отклонениями элементного состава от стехиометрии. В ряде работ, однако, показана возможность получения монокристал-лов CZTS и CZTSe, обогащенных Zn. Однофазность данных кристаллов подтверждена методами рентгено-фазового анализа (РФА) и спектроскопии комбинаци-онного рассеяния света (КРC) [12,13]. Кроме того, в независимости от метода получения прекурсоров было установлено, что ТСЭ на основе пленок CZTS, обога-щенных цинком и обедненных медью, показывают более высокие значения эффективности фотопреобразования по сравнению с ТСЭ на основе стехиометрических пленок CZTS [14][15][16]. В ряде работ было показано, что оптимальными в плане эффективности ФЭП являют-ся соотношения компонентов Cu/(Zn + Sn) = 0.75−0.9, Zn/Sn = 1.10−1.3, Cu/Sn = 1.8−2.0, S/металлы = 1.05 и Zn/металлы = 0.25−0.31 [17][18][19].Один из подходов к объяснению причины влияния дефицита меди на эффективность ТСЭ на основе CZTS основан на различии структурных дефектов в обеднен-ном медью и стехиометрическ...