Παραγωγή Και Χαρακτηρισμός Ηλεκτρολυτικών Εναποθέσεων Σεληνιούχου Καδμίου Σε Υπόστρωμα Νικελίου Για Φωτοβολταϊκές Εφαρμογές

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο εργαστήριο Ηλεκτροτεχνικών Υλικών του τομέα Συστημάτων Μετάδοσης Πληροφορίας και Τεχνολογίας Υλικών της Σχολής των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου καθώς και στο εργαστήριο Φυσικοχημείας της Σχολής των Χημικών Μηχανικών . Ο σκοπός της είναι η ηλεκτρολυτική απόθεση λεπτών υμενίων Σεληνιούχου Καδμίου (CdSe) σε δοκίμια Νικελίου (Νi) και ο χαρακτηρισμός τους με κύριο σκοπό τις φωτοβολταϊκές εφαρμογές.Αναλυτικότερα, για την ηλεκτρολυτική διαδικασία χρησιμοποιήθηκε λουτρό που περιείχε θειικό κάδμιο (CdSo4) και οξείδια του σεληνίου (SeO2) με pH=2.2 , ενώ η θερμοκρασία ήταν κυμαινόμενη από 50 έως και 90οC με βήμα τους 5¬οC. Τα δοκίμια παρασκευάστηκαν υπό συνθήκες συνεχούς τάσης σε διάφορες τιμές και συνολικά έγινε απόθεση σε 9 δοκίμια. Ακολούθησε χαρακτηρισμός των αποθεμάτων με χρήση περίθλασης ακτινών-Χ (XRD) και ηλεκτρονικού μικροσκοπίου.Στο δεύτερο μέρος του πειράματος , τα δοκίμια προσαρμόστηκαν σε οριχάλκινη βάση ώστε να έρχονται σε σημειακή επαφή με ηλεκτρόδιο χρυσού (Au) και η διάταξη τοποθετήθηκε σε κλωβό Faraday. Ο ηλεκτρικός χαρακτηρισμός τους πραγματοποιήθηκε με μετρήσεις έντασης ρεύματος συναρτήσει επιβαλλόμενης τάσης (-4V ως +4V) και εξήχθησαν οι αντίστοιχες γραφικές παραστάσεις. 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.Από τα αποτελέσματα των μετρήσεων, παρατηρήθηκε ότι για χαμηλές τιμές ρεύματος, της τάξης των 3, 4 mΑ όλα τα δοκίμια παρουσιάζουν ανορθωτική συμπεριφορά ποικίλης ποιότητας, η οποία (ποιότητα) μάλιστα παρουσιάζει μέγιστο στους 55οC και 75οC ενώ μετά αρχίζει και φθίνει σταδιακά όσο μεγαλώνει η θερμοκρασία.