Dans ce travail, nous présentons une méthode de croissance de couches minces de Sb2Se3 avec une utilisation potentielle comme couches absorbantes dans les structures de cellules solaires. Les films ont été cultivés sur plusieurs substrats : verre sodo-calcique, verre sodo-calcique revêtu de Mo et Si. Les films du précurseur Sb-Se ont été déposés par pulvérisation cathodique magnétron RF puis sélénisés sous flux gazeux H2Se. Différentes températures de sélénisation ont été testées et analysées. Les analyses compositionnelles et morphologiques ont été effectuées par spectroscopie dispersive d'énergie et par microscopie électronique à balayage, respectivement. L'identification de la phase et la caractérisation structurelle ont été effectuées par diffraction des rayons X et spectroscopie de diffusion Raman montrant que Sb2Se3 est la phase dominante avec une structure cristalline orthorhombique. Des traces de phases secondaires Se rhomboédriques et amorphes ont également été observées, soutenues par leurs compositions riches en Se. Les mesures de réflectance visible-NIR ont permis d'extraire une bande interdite directe avec une valeur proche de 1,06 eV. La spectroscopie de photoluminescence montre une émission avec une large bande à 0,85 eV pour les échantillons séléniés à des températures plus basses et un pic intense à 0,75 eV pour l'échantillon sélénié à des températures plus élevées. La caractérisation électrique montre de faibles concentrations et mobilités de trous libres. À basse température, le saut du voisin le plus proche est le mécanisme dominant pour le transport électronique des échantillons analysés. Les propriétés électriques et optiques sont influencées par le type de défauts présents sur les échantillons. Une discussion est faite sur les propriétés qui doivent être améliorées afin que ces films puissent être intégrés dans des cellules solaires à couches minces.

En este trabajo presentamos un método para hacer crecer películas delgadas de Sb2Se3 con un uso potencial como capas absorbentes en estructuras de células solares. Las películas se cultivaron sobre varios sustratos: vidrio de sosa-cal, vidrio de sosa-cal recubierto de Mo y Si. Las películas del precursor de Sb-Se se depositaron mediante pulverización catódica con magnetrón de RF y luego se selenizaron bajo un flujo de gas H2Se. Se probaron y analizaron diferentes temperaturas de selenización. Los análisis de composición y morfológicos se realizaron mediante espectroscopía dispersiva de energía y microscopía electrónica de barrido, respectivamente. La identificación de fases y la caracterización estructural se realizaron mediante difracción de rayos X y espectroscopía de dispersión Raman que muestran que Sb2Se3 es la fase dominante con una estructura cristalina ortorrómbica. También se observaron trazas de fases secundarias romboédricas y amorfas de Se respaldadas por sus composiciones ricas en Se. Las mediciones de reflectancia visible-NIR permitieron extraer una banda prohibida directa con un valor cercano a 1,06 eV. La espectroscopia de fotoluminiscencia muestra una emisión con una banda ancha a 0.85 eV para muestras selenizadas a temperaturas más bajas y un pico intenso a 0.75 eV para la muestra selenizada a temperaturas más altas. La caracterización eléctrica muestra bajas concentraciones y movilidades de agujeros libres. A bajas temperaturas, el salto del vecino más cercano es el mecanismo dominante para el transporte electrónico de las muestras analizadas. Tanto las propiedades eléctricas como las ópticas están influenciadas por el tipo de defectos presentes en las muestras. Se discute sobre las propiedades que deben mejorarse para que estas películas puedan integrarse en células solares de película delgada.

In this work we present a method to grow Sb2Se3 thin films with a potential use as absorber layers in solar cell structures. The films were grown on several substrates: soda-lime glass, Mo coated soda-lime glass and Si. The Sb-Se precursor's films were deposited by RF magnetron sputtering and then selenized under a H2Se gas flow. Different selenization temperatures were tested and analysed. Compositional and morphological analyses were performed by Energy Dispersive Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy, respectively. Phase identification and structural characterization were done by X-ray Diffraction and Raman scattering spectroscopy showing that Sb2Se3 is the dominant phase with an orthorhombic crystalline structure. Traces of rhombohedral and amorphous Se secondary phases were also observed supported by their Se-rich compositions. Visible-NIR reflectance measurements allowed to extract a direct bandgap with a value close to 1.06 eV. Photoluminescence spectroscopy shows an emission with a broad band at 0.85 eV for samples selenized at lower temperatures and an intense peak at 0.75 eV for the sample selenized at higher temperatures. Electrical characterization shows low free hole concentrations and mobilities. At low temperatures, the nearest neighbour hopping is the dominant mechanism for the electronic transport for the analysed samples. Both electrical and optical properties are influenced by the type of defects present on samples. A discussion is made on the properties that need to be improved in order that these films can be integrated into thin film solar cells.

في هذا العمل نقدم طريقة لزراعة الأغشية الرقيقة Sb2Se3 مع احتمال استخدامها كطبقات امتصاص في هياكل الخلايا الشمسية. نمت الأغشية على عدة ركائز: زجاج الصودا والجير وزجاج الصودا والجير المطلي بالألياف الزجاجية. تم ترسيب أفلام سلائف Sb - Se بواسطة رش مغنطرون الترددات اللاسلكية ثم تم سيلينها تحت تدفق غاز H2Se. تم اختبار وتحليل درجات حرارة السيلينات المختلفة. تم إجراء التحليلات التركيبية والمورفولوجية بواسطة التحليل الطيفي لتشتت الطاقة والمسح المجهري الإلكتروني، على التوالي. تم تحديد الطور والتوصيف الهيكلي بواسطة حيود الأشعة السينية والتحليل الطيفي لتشتت رامان الذي يوضح أن Sb2Se3 هي المرحلة المهيمنة ذات البنية البلورية المعينية المستقيمة. كما لوحظت آثار للمراحل الثانوية المعينية وغير المتبلورة مدعومة بتركيباتها الغنية بالسي. يسمح لقياسات انعكاس NIR المرئي باستخراج فجوة نطاق ترددي مباشرة بقيمة قريبة من 1.06 فولت. يُظهر التحليل الطيفي للتلألؤ الضوئي انبعاثًا بنطاق عريض عند 0.85 إلكترون فولت للعينات التي تم سيلينها عند درجات حرارة منخفضة وذروة شديدة عند 0.75 إلكترون فولت للعينة التي تم سيلينها عند درجات حرارة أعلى. يُظهر التوصيف الكهربائي تركيزات منخفضة من الثقوب الحرة والتنقلات. في درجات الحرارة المنخفضة، أقرب جار هو الآلية المهيمنة للنقل الإلكتروني للعينات التي تم تحليلها. تتأثر كل من الخصائص الكهربائية والبصرية بنوع العيوب الموجودة في العينات. يتم إجراء مناقشة حول الخصائص التي تحتاج إلى تحسين حتى يمكن دمج هذه الأغشية في الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة.