Στοιχειομετρία και δομή ηλεκτροαποθεμάτων Χαλκού- Ινδίου- Σεληνίου

Abstract

Η παρούσα διπλωματική είχε σκοπό την ηλεκτρολυτική παρασκευή και τον χαρακτηρισμό πολυκρυσταλλικών φιλμ CuInSe2 (CIS), τα οποία βρίσκουν εφαρμογή σε φωτοβολταϊκά στοιχεία νέας γενιάς. Στο πρώτο κεφάλαιο επιχειρείται η μελέτη της τριμερούς ένωσης CuInSe2 μέσα από τα διαγράμματα φάσεων. Αρχικά γίνεται αναφορά στα διμερή διαγράμματα ισορροπίας φάσεων των πρόδρομων συστατικών της, ενώ αναλύονται επίσης το τριμερές διάγραμμα φάσης και το ψευδοδιμερές διάγραμμα φάσης της ένωσης, προς κατανόηση των σχηματισμών των τριμερών φάσεων συναρτήσει της σύστασης. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρονται μέθοδοι παρασκευής λεπτών υμενίων, ιδιαίτερα αυτές που έχουν αξιοποιηθεί για την παρασκευή λεπτών υμενίων CIS, ενώ μεγαλύτερη έμφαση δίνεται στη μέθοδο της ηλεκτροαπόθεσης, που έχουμε χρησιμοποιήσει στο πειραματικό μέρος της διπλωματικής. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύονται οι τεχνικές μελέτης, μέσω των οποίων έγινε ο χαρακτηρισμός των αποθεμάτων. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται οι διαδικασίες που ακολουθήθηκαν για την ηλεκτρολυτική παρασκευή των πολυκρυσταλλικών φιλμ CuInSe2 και η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε. Το πειραματικό μέρος που ξεκινά στο πέμπτο κεφάλαιο αφορά την ηλεκτρολυτική παρασκευή πάνω σε δοκίμια τιτανίου και νικελίου σε συνθήκες τόσο συνεχούς όσο και παλμικού δυναμικού. Η πειραματική διαδικασία περιλαμβάνει τον προσδιορισμό κρυσταλλικών φάσεων με την τεχνική ακτινοανάλυσης X.R.D., τη μελέτη της μορφολογίας των δειγμάτων με την τεχνική ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης S.E.M. και τον προσδιορισμό της ατομικής σύστασής τους με την τεχνική μικροανάλυσης διασποράς ακτινών-Χ (E.D.A.X).

The aim of the present diploma thesis is the formation of the ternary compound CuInSe2 by electrochemical deposition in a single step – single bath process. Electrodeposition was carried out on metal substrates from acidic aqueous solution of Cu(II), In(III) and Se(IV) precursors at room temperature by constant or pulse potential plating. The aim of the experimental part of this work is the investigation of the solid state structure of electrodeposited CuInSe2 (CIS) thin polycrystalline films by XRD in normal and slow-speed angle scanning, to inquire for the primary and potential secondary phases, combined with SEM-EDΧ characterization of surface morphology and composition. The degree of crystallinity and the stoichiometry of the produced films are also examined by using the parameters: deviation from molecularity Δm and deviation from valency Δs (or stoichiometry deviation), with respect to the ideal composition ABX2.