Thin films of copper sulfide (CuS, 200 nm thick) were deposited over thin films of tin sulfide (SnS, 180 nm thick) by sequential chemical deposition. The layers were heated in nitrogen atmosphere at 350 and

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>400</mml:mn><mml:mo>°</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow></mml:math>

400°C . The grazing incidence X-ray diffraction analysis of these layers established the formation of thin films of ternary composition,

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Cu</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>SnS</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

Cu2SnS3 and

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Cu</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>SnS</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

Cu4SnS4 . Optical bandgaps of the films are direct, 0.95 eV for

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Cu</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>SnS</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

Cu2SnS3 and 1.2 eV for

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Cu</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>SnS</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

Cu4SnS4 , and the electronic transitions are of the forbidden type in both cases. The films are p-type, with electrical conductivities of

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>–</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"></mml:mspace><mml:msup><mml:mi>Ω</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace                               width="0.5em"></mml:mspace><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>cm</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>

0.5–10Ω−1cm−1 and hole concentrations of

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>–</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>18</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace                               width="0.5em"></mml:mspace><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>cm</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>

1017–1018cm−3 . Based on the optical absorption coefficients, the light generated current density

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>

(JL) as a solar cell absorber was evaluated for these materials for air mass 1.5

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1000</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"></mml:mspace><mml:mi                               mathvariant="normal">W</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>

(1000W/m2) global solar radiation. For a film thickness of

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"></mml:mspace><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi                               mathvariant="normal">m</mml:mi></mml:mrow></mml:math>

0.5μm ,

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Cu</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>SnS</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

Cu2SnS3 and

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Cu</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>SnS</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

Cu4SnS4 could offer

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

JL of 34 and

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"></mml:mspace><mml:mtext>mA</mml:mtext><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>cm</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>

27mA/cm2 , respectively. Corresponding optical conversion efficiencies of solar energy into electron–hole pairs are 32 and 24%. The built-in potential for

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mtext>CdS</mml:mtext><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Cu</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>SnS</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

CdS/Cu2SnS3 and

<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mtext>CdS</mml:mtext><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Cu</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>SnS</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

CdS/Cu4SnS4 junctions would be above 0.9 V and above 1.1 V when ZnO replaces CdS as the window layer.

Publications with shared reference:

0 publications found