Ηλεκτρολυτικη Εναποθεση Σεληνιουχου Καδμιου Σε Υποστρωμα Τιτανιου Για Φωτοβολταϊκες Εφαρμογες

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο εργαστήριο Φυσικοχημείας της Σχολής των Χημικών Μηχανικών καθώς και στο εργαστήριο Ηλεκτροτεχνικών Υλικών του τομέα Συστημάτων Μετάδοσης Πληροφορίας και Τεχνολογίας Υλικών της Σχολής των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Ο σκοπός της είναι η ηλεκτρολυτική παρασκευή και ο ηλεκτρικός χαρακτηρισμός λεπτών υμενίων σεληνιούχου καδμίου (CdSe) σε επιφάνεια τιτανίου (Ti).Αναλυτικότερα, για την ηλεκτρολυτική διαδικασία χρησιμοποιήθηκε λουτρό που περιείχε θειϊκό κάδμιο και οξείδια του σεληνίου με pH=2,2, ενώ η θερμοκρασία ήταν κυμαινόμενη με ανώτατη ένδειξη τους 85ο C. Τα υμένια παρασκευάστηκαν υπό συνθήκες συνεχούς τάσης σε διάφορες τιμές και συνολικά έγινε απόθεση σε 23 δοκίμια. Ακολούθησε χαρακτηρισμός των αποθεμάτων με χρήση περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD), οπτικού και ηλεκτρονικού μικροσκοπίου.Στο δεύτερο μέρος του πειράματος , τα δοκίμια προσαρμόστηκαν σε ορειχάλκινη βάση ώστε να έρχονται σε σημειακή επαφή με ηλεκτρόδιο χρυσού (Au) (σε δύο από αυτά δημιουργήθηκαν επιφανειακά περιοχές λεπτού στρώματος χρυσού με τη μέθοδο της εξάχνωσης) και η διάταξη τοποθετήθηκε σε κλωβό Faraday. Ο ηλεκτρικός προσδιορισμός τους πραγματοποιήθηκε με μετρήσεις έντασης-ρεύματος συναρτήσει επιβαλλόμενης τάσης (-1V ως +1V) σε διάφορα επίπεδα φωτεινότητας και εξήχθησαν οι αντίστοιχες γραφικές παραστάσεις. Με βάση τα αποτελέσματα τα δοκίμια ομαδοποιήθηκαν στις εξής κατηγορίες: ωμικές επαφές , ανορθωτικές επαφές Au-CdSe , ανορθωτικές επαφές Ti-CdSe. Συγκεκριμένα στα δοκίμια 19 και 21 παρατηρήθηκε η ύπαρξη φωτορεύματος και το φαινόμενο της ηλεκτρικής υστέρησης.Το θεωρητικό μέρος της εργασίας αποσκοπεί στην κατανόηση των βασικών αρχών της φυσικής των ημιαγωγών με ιδιαίτερη έμφαση στις φωτοηλεκτροχημικές τους ιδιότητες και των επαφών μετάλλου-ημιαγωγού (δίοδοι Schottky) . Αντίστοιχα, στο πειραματικό μέρος αναλύονται τα συστήματα που χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή των αποθεμάτων και τον ηλεκτρικό χαρακτηρισμό των δοκιμίων. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα, σχολιάζονται και καταλήγουμε σε συμπεράσματα περί της απόθεσης του σεληνιούχου καδμίου σε τιτάνιο με χρήση συνεχούς ρεύματος και χαρακτηρίζεται η ηλεκτρική συμπεριφορά του ημιαγώγιμου αποθέματος.