Колоїдні нанокристали на основі Cu2ZnSnS4 леговані Ag: синтез та дослідження методом раманівської спектроскопії

Abstract

Cu2ZnSnS4 (CZTS) - один із перспективних матеріалів для поглинаючих шарів тонкоплівкових сонячних елементів нового покоління. В даній роботі розглянуто різні підходи синтезу таких матеріалів з покращеними властивостями та досліджено їх структурні та оптичні характеристики. Варіювання параметрів CZTS (НК) здійснювалося шляхом часткового заміщення катіонів в процесі їх синтезу в колоїдному водному розчині. Зміна параметрів синтезу, зокрема рН розчину, застосовувалась для поліпшення кристалічності НК. Крім того, були успішно синтезовані НК CZTS з частковим заміщенням Cu на Ag. Раманівська спектроскопія використовувалась як основний метод структурної характеристики отриманих НК, поряд із оптичною спектроскопією поглинання та розрахунками динаміки ґратки ab initio DFT (Density Functional Theory). В експериментальних раманівських спектрах спостерігається незначний високочастотний зсув характеристичної смуги при збільшенні вмісту Ag в НК (AgxCu1-x)2ZnSnS4 , що добре узгоджується з розрахунками DFT. Той факт, що даним методом не було отримано чистих Ag2ZnSnS4 НК вказує на критичну роль Cu у формуванні структури кестериту в заданих умовах синтезу у водному середовищі.