Cu2ZnSnS4 (CZTS) soğurucu katmanı I-III-VI yarıiletken grubuna ait CIGS soğurma katmanındaki IIIA grubuna ait elementlerin Zn ve Sn elementleri ile yer değiştirmesi sonucu elde edilen yarıiletken bir bileşiktir. İçerdiği elementlerin doğada bolca bulunması ve çevre dostu olması, direkt geçişli bant yapısına sahip olması, güneş hücre uygulamaları için ideal yasak enerji aralığına (~1,5 eV) ve yüksek soğurma katsayısına (>104 cm-1) sahip olması, CZTS soğurma katmanının güneş pili uygulamalarında elverişli olmasını sağlamaktadır [1]. Shockley-Queisser teorik verim hesaplamalarına göre CZTS tabanlı p-n eklemine sahip bir güneş pili hücresinden elde edilebilecek maksimum verim %32,4 civarındadır [2]. CZT(S,Se) tabanlı güneş pillerinde teorik verim yüksek olmasına rağmen, selenyum ve sülfürün birlikte katkılanması sonucu üretilen Cu2ZnSn(S,Se)4 soğurma katmanından maksimum % 12,6 civarında verim elde edilebildi [3]. Deneysel olarak elde edilen verim ile teorik olarak öngörülen verim arasındaki farkın azaltılabilmesi ve yüksek verimlere çıkılabilmesi için gerekli bilimsel araştırmalar hızla devam etmek etmektedir.
Araştırmacılar: Dr. Öğr. Üyesi Mehmet Ali OLĞAR
Dr. Öğr. Üyesi Yavuz ATASOY
Referanslar:
[1] Riha, S. C., Parkinson, B. A. ve Prieto, A. L., 2009. Solution-based synthesis and characterization of Cu2ZnSnS4 nanocrystals, Journal of the American Chemical Society, 131,34, 12054-12055 (2009).
[2] Shockley, W. ve Queisser, H. J., 1961. Detailed Balance Limit of Efficiency of P-N Junction Solar Cells, Journal of Applied Physics, 32,3, 510-519 (1961).
[3] Wang, W., Winkler, M. T., Gunawan, O., Gokmen, T., Todorov, T. K., Zhu, Y. ve Mitzi, D. B., 2014. Device characteristics of CZTSSe thin-film solar cells with 12.6% efficiency, Advanced Energy Materials, 4,7,1301465 (2014).