Seminar INFLPR, Dr. Cornelia Enache: "Depunerea si caracterizarea filmelor de SnO2 pentru senzori si celule fotosolare"

INFLPR Seminar

Wednesday, 20 December 2017, ora 10:30

Laser Department, Seminar Room

Contract number: 4N/2016

Project: PN 16 47 01 04, "Applied research with lasers, plasma and radiation for the development of emerging technologies (in the health, energy, security and the environment)"

Phase no. 35: "Depunerea si caracterizarea filmelor de SnO2 pentru senzori si celule fotosolare"

Deadline: 20.12.2017

Responsible: Dr. Dana Miu

Lecturer: Dr. Cornelia Enache

Abstract: Obiectivul etapei a fost realizarea filmelor de SnO2 depuse prin metoda ablatiei laser folosind laser de picosecunde, in atmosfera controlata, cu aplicatii in celule solare cu colorant si senzori. SnO2 s-a dovedit a fi un bun candidat pentru acest tip de celule deoarece are mobilitate de doua ori mai mare a electronilor comparativ cu TiO2. Folosirea laserului cu picosecunde, s-a dovedit a fi foarte eficent in depunerea filmelor care sa indeplineasca cerintele unui fotoelectrod intr-o celula solara si a unui film sensibil in cazul senzorilor cu unde acustice. Aceste filme trebuie sa aiba o porozitate crescuta pentru a absorbi colorantul in cazul celulelor si a facilita ad si absorbtia moleculelor gazului de catre filmul sensibil in cazul senzorilor. De asemenea, filmul trebuie sa fie format din particule cat mai mici si uniforme ca sa nu influenteze raportul semnal/zgomot.
Pentru depunerea filmelor s-a folosit un laser Nd:YVO4 cu durata pulsului de picosecunde (355 nm/ 50 kHz, 0.25 W) directionat catre o tinta metalica de staniu. S-a lucrat la urmatoarele presiuni de oxigen 150, 300, 450 si 900 mTorr. Filmele au fost depuse pe FTO la RT si tratate in atmosfera de oxigen la 350-650 0C. S-au investigat filmele din punct de vedere al structurii, compozitiei, morfologiei (suprafata si in sectiune), grosime, porozitate si optic. S-a studiat influenta parametrilor experimentali de depunere asupra caracteristicilor filmelor. Din analizele de difractie de raze X s-a obtinut ca filmele au fost complet oxidate dupa tratament in atmosfera de oxigen la 550 0C. Din punct de vedere morfologic, filmele au prezentat o porozitate crescuta cu cresterea presiunii oxigenului in camera de depunere; dimensiunea particulelor a fost intre 37 nm si 480 nm. S-a observat ca pe masura ce filmele au fost tratate termic, dimensiunea particulelor a fost mai mica. In ce priveste grosimea filmelor, dupa tratament filmele au fost mai subtiri. La temperatura camerei grosimea filmelor a fost intre 2,03-3,42 µm; la 550 0C, grosimea a fost intre 1,10-1,57 µm; de asemenea s-a observat o scadere a grosimii filmului cu cresterea temperaturii. In ce priveste porozitatea filmelor, cu cresterea presiunii oxigenului, filmele au devenit din ce in ce mai poroase. Astfel, la cea mai mica presiune a oxigenului (150 mTorr), filmul este mai putin poros decat in cazul in care presiunea a fost de 900 mTorr cand s-au format clusteri de particule. Cea mai buna transmisie a fost obtinuta pentru filmele tratate la 550 0C si la presiunea de 150 mTorr.