zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1703Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛSPECTROSCOPY OF SOLIDSОптические и электрические свойства пленок Sb2(SxSe1–x)3 для солнечных элементовOptical and electrical properties of the Sb2(SxSe1–x)3 films for solar cellsТивановМ. С.TivanovМ. S.

Минск

Minsk

tivanov@bsu.byРазыковТ. М.RazykovТ. M.

Ташкент

Tashkent

КучкаровК. М.KuchkarovK. M.

Ташкент

Tashkent

ЛяшенкоЛ. С.LyashenkoL. S.

Минск

Minsk

ВоропайЕ. С.VoropayE. S.

Минск

Minsk

УтамуродоваШ. Б.UtamurodovaSh. B.

Ташкент

Tashkent

ИсаковД. З.IsakovD. Z.

Ташкент

Tashkent

МахмудовМ. А.MakhmudovM. A.

Ташкент

Tashkent

ОлимовА. Н.OlimovA. N.

Ташкент

Tashkent

МузафароваС. А.MuzafarovaS. A.

Ташкент

Tashkent

БайкоД. С.BaykoD. S.

Минск

Minsk

Белорусский государственный университетБеларусьBelarusian State UniversityBelarusФизико-технический институт АН РУз; Институт физики полупроводников и микроэлектроникиУзбекистанPhysicotechnical Institute of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan; Institute of Semiconductor Physics and MicroelectronicUzbekistanИнститут физики полупроводников и микроэлектроникиУзбекистанInstitute of Semiconductor Physics and MicroelectronicUzbekistanФизико-технический институт АН РУзУзбекистанPhysicotechnical Institute of the Academy of Sciences of the Republic of UzbekistanUzbekistan202416112024916830836Copyright © Тиванов М.С., Разыков Т.М., Кучкаров К.М., Ляшенко Л.С., Воропай Е.С., Утамуродова Ш.Б., Исаков Д.З., Махмудов М.А., Олимов А.Н., Музафарова С.А., Байко Д.С., 20242024Тиванов М.С., Разыков Т.М., Кучкаров К.М., Ляшенко Л.С., Воропай Е.С., Утамуродова Ш.Б., Исаков Д.З., Махмудов М.А., Олимов А.Н., Музафарова С.А., Байко Д.С.Tivanov М.S., Razykov Т.M., Kuchkarov K.M., Lyashenko L.S., Voropay E.S., Utamurodova S.B., Isakov D.Z., Makhmudov M.A., Olimov A.N., Muzafarova S.A., Bayko D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1703

Методом вакуумного термического испарения получены пленки Sb2(SxSe1–x)3 из порошков бинарных соединений Sb2S3 и Sb2Se3 при температуре подложки 300 °C. Исследовано влияние соотношения элементного состава S/(S+Se) на оптические и электрические свойства пленок Sb2(SxSe1–x)3.  Показано, что ширина запрещенной зоны полученных пленок Sb2(SxSe1–x)3 увеличивается с ростом концентрации серы. Синтезируемые пленки обладают малой энергией Урбаха, что свидетельствует об их низкой дефектности. Из температурных зависимостей электрического сопротивления установлено наличие глубоких уровней в запрещенной зоне, энергия активации которых изменяется в диапазоне 0.5—0.8 эВ в зависимости от соотношения атомарной концентрации S/(S+Se). Подтверждена возможность получения эффективных солнечных элементов на основе Sb2(Sx,Se1-x)3 с использованием метода вакуумного осаждения из порошков бинарных соединений Sb2S3 и Sb2Se3. 

Using the thermal evaporation method, Sb2(SxSe1-x)3 films have been produced from powders of the binary compounds of Sb2S3 and Sb2Se3 at temperature of the substrate of 300℃. The effect exerted by the elemental composition ratio S/(S+Se) on optical and electric properties of Sb2(SxSe1-x)3 films has been studied. It has been demonstrated that the band gap width of Sb2(SxSe1-x)3 films is growing with an increase in the concentration of sulfur in the films produced. It has been found that the synthesized films feature low Urbach energies, offering their low-defect structure. Based on the temperature dependences of resistance, the presence of deep-lying levels within the band gap of synthesized films has been revealed. The activation energy of these deep-lying levels was varying in the range of 0.5–0.8 eV depending on the ratio of the atomic concentration S/(S+Se). These results indicate the possibility of producing effective solar cells based  on Sb2(Sx,Se1–x)3 with the use of thermal evaporation from powders of the binary compounds of Sb2S3  and Sb2Se3. 

Sb2Se3Sb2S3Sb2(SeS)3показатель поглощенияширина запрещенной зоныэнергия УрбахаэлектропроводностьSb2Se3Sb2S3Sb2(SeS)3absorption coefficientband gap widthUrbach energyconductivityРабота выполнена при поддержке Министерства инновационного развития Республики Узбекистан (грант № МРБ-2021-540) и Государственного комитета по науке и технологиям Республики Беларусь (грант № Ф21УЗБГ-022).ReferencesM. A. Green, E. D. Dunlop, J. Hohl-Ebinger, M. Yoshita, N. Kopidakis, X. Hao. Prog. Photovolt.: Res. Appl., 31 (2023) 3—16, https://doi.org/10.1002/pip.3646M. A. Green, E. D. Dunlop, J. Hohl-Ebinger, M. Yoshita, N. Kopidakis, X. Hao. Prog. Photovolt.: Res. Appl., 31 (2023) 3—16, https://doi.org/10.1002/pip.3646Photovoltaics report Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE with support of PSE Projects GmbH [Online], https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/PhotovoltaicsReport.pdf. [Accessed: Nov. 12, 2023]Photovoltaics report Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE with support of PSE Projects GmbH [Online], https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/PhotovoltaicsReport.pdf. [Accessed: Nov. 12, 2023]T. M. Razykov, C. S. Ferekides, D. Morel, E. Stefanakos, H. S. Ullal, H. M. Upadhyaya. Solar Energy, 85 (2011) 1580—1608, https://doi.org/10.1016/j.solener.2010.12.002T. M. Razykov, C. S. Ferekides, D. Morel, E. Stefanakos, H. S. Ullal, H. M. Upadhyaya. Solar Energy, 85 (2011) 1580—1608, https://doi.org/10.1016/j.solener.2010.12.002Y. Cao, C. Wang, B. Li, K. Zhang, X. Xu, J. Hu, X. Chen. Jap. J. Appl. Phys., 50 (2011) 125001, https://doi:10.1143/JJAP.50.125001Y. Cao, C. Wang, B. Li, K. Zhang, X. Xu, J. Hu, X. Chen. Jap. J. Appl. Phys., 50 (2011) 125001, https://doi:10.1143/JJAP.50.125001X. Wang, R. Tang, Ch. Wu, Ch. Zhu, T. Chen. J. Energy Chem., 27 (2018) 713—721, https://doi:10.1016/j.jechem.2017.09.031X. Wang, R. Tang, Ch. Wu, Ch. Zhu, T. Chen. J. Energy Chem., 27 (2018) 713—721, https://doi:10.1016/j.jechem.2017.09.031A. Mavlonov, T. Razykov, F. Raziq, J. Gan, J. Chantana, Y. Kawano, T. Nishimura, H. Wei, A. Zakutayev, T. Minemoto, X. Zu, S. Li, L. Qiao. Solar Energy, 201 (2020) 227—246, https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.03.009A. Mavlonov, T. Razykov, F. Raziq, J. Gan, J. Chantana, Y. Kawano, T. Nishimura, H. Wei, A. Zakutayev, T. Minemoto, X. Zu, S. Li, L. Qiao. Solar Energy, 201 (2020) 227—246, https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.03.009Y. Zhou, L. Wang, S. Chen, S. Qin, X. Liu, J. Chen, D.-J. Xue, M. Luo, Y. Cao, Y. Cheng, E. H. Sargent, J. Tang. Nature Photon., 9 (2015) 409—415, https://doi.org/10.1038/nphoton.2015.78Y. Zhou, L. Wang, S. Chen, S. Qin, X. Liu, J. Chen, D.-J. Xue, M. Luo, Y. Cao, Y. Cheng, E. H. Sargent, J. Tang. Nature Photon., 9 (2015) 409—415, https://doi.org/10.1038/nphoton.2015.78B. Yang, S. Qin, D. Xue, L. Jiang, R. Tang, Ch. Jiang, Ch. Wu, D. Gao, X. Wang, F. Fang, Ch. Zhu, T. Chen. Prog. Photovolt.: Res. Appl., 25 (2017) 113—122, https://doi:10.1002/pip.2819B. Yang, S. Qin, D. Xue, L. Jiang, R. Tang, Ch. Jiang, Ch. Wu, D. Gao, X. Wang, F. Fang, Ch. Zhu, T. Chen. Prog. Photovolt.: Res. Appl., 25 (2017) 113—122, https://doi:10.1002/pip.2819X. Hu, J. Tao, R. Wang, Y. Wang, Y. Pan, G. Weng, X. Luo, Sh. Chen, Z. Zhu, J. Chu, H. Akiyama. J. Power Sources, 493 (2021) 229737, https://doi:10.1016/j.jpowsour.2021.229737X. Hu, J. Tao, R. Wang, Y. Wang, Y. Pan, G. Weng, X. Luo, Sh. Chen, Z. Zhu, J. Chu, H. Akiyama. J. Power Sources, 493 (2021) 229737, https://doi:10.1016/j.jpowsour.2021.229737X. Wang, R. Tang, Ch. Jiang, W. Lian, H. Ju, G. Jiang, Zh. Li, Ch. Zhu, T. Chen. Adv. Energy Mater. (2020) 2002341, https://doi:10.1002/aenm.202002341X. Wang, R. Tang, Ch. Jiang, W. Lian, H. Ju, G. Jiang, Zh. Li, Ch. Zhu, T. Chen. Adv. Energy Mater. (2020) 2002341, https://doi:10.1002/aenm.202002341X. Liu, X. Xiao, Y. Yang, D. J. Xue, D. B. Li, Ch. Chen, Sh. Lu, L. Gao, Y. He, M.C. Beard, G. Wang, Sh. Chen, J. Tang. Prog. Photovolt.: Res. Appl., 25, N 10 (2017) 861—870, https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.110107X. Liu, X. Xiao, Y. Yang, D. J. Xue, D. B. Li, Ch. Chen, Sh. Lu, L. Gao, Y. He, M.C. Beard, G. Wang, Sh. Chen, J. Tang. Prog. Photovolt.: Res. Appl., 25, N 10 (2017) 861—870, https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.110107F. I. Mustafa, S. Gupta, N. Goyal, S. K. Tripathi. J. Optoelectron. Adv. Mater., 11, N 12 (2019) 2019—2023F. I. Mustafa, S. Gupta, N. Goyal, S. K. Tripathi. J. Optoelectron. Adv. Mater., 11, N 12 (2019) 2019—2023Mamta, Y. Singh, K. K. Maurya, V. N. Singh. Solar Energy Mater. Solar Cells, 230 (2021) 111223, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2021.111223Mamta, Y. Singh, K. K. Maurya, V. N. Singh. Solar Energy Mater. Solar Cells, 230 (2021) 111223, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2021.111223T. M. Razykov, A. Kh. Shukurov, K. M. Kuchkarov, B. A. Ergashev, R. R. Khurramov, J. G. Bekmirzoyev, A. A. Mavlonov. Appl. Solar Energy, 55 (2019) 376—379, https://doi:10.3103/S0003701X19060094T. M. Razykov, A. Kh. Shukurov, K. M. Kuchkarov, B. A. Ergashev, R. R. Khurramov, J. G. Bekmirzoyev, A. A. Mavlonov. Appl. Solar Energy, 55 (2019) 376—379, https://doi:10.3103/S0003701X19060094T. M. Razykov, K. M. Kuchkarov, M. S. Tivanov, B. A. Ergashev, R. Khurramov, D. Z. Isakov, A. Olimov, D. S. Baiko, N. I. Polyak, O. V. Korolik, S. D. Sharipov. Appl. Solar Energy, 58, N 4 (2022) 461—465, https://doi.org/10.3103/S0003701X22040132T. M. Razykov, K. M. Kuchkarov, M. S. Tivanov, B. A. Ergashev, R. Khurramov, D. Z. Isakov, A. Olimov, D. S. Baiko, N. I. Polyak, O. V. Korolik, S. D. Sharipov. Appl. Solar Energy, 58, N 4 (2022) 461—465, https://doi.org/10.3103/S0003701X22040132G.-X. Liang, X.-H. Zhang, H.-L. Ma, J.-G. Hu, B. Fan, Zh.-K. Luo, Zh. H. Zheng, J. T. Luo, P. Fan. Solar Energy Mater. and Solar Cells, 160 (2017) 257—262, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2016.10.042G.-X. Liang, X.-H. Zhang, H.-L. Ma, J.-G. Hu, B. Fan, Zh.-K. Luo, Zh. H. Zheng, J. T. Luo, P. Fan. Solar Energy Mater. and Solar Cells, 160 (2017) 257—262, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2016.10.042O. S. Hutter, L. J. Phillips, P. J. Yates, J. D. Major, K. Durose. IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC) (2018) 0027—0031, https://doi:10.1109/PVSC.2018.8547653O. S. Hutter, L. J. Phillips, P. J. Yates, J. D. Major, K. Durose. IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC) (2018) 0027—0031, https://doi:10.1109/PVSC.2018.8547653X. Liu, J. Chen, M. Luo. Appl. Mater. Interfaces, 6 (2014) 10687—10695, https://doi:10.1021/am502427sX. Liu, J. Chen, M. Luo. Appl. Mater. Interfaces, 6 (2014) 10687—10695, https://doi:10.1021/am502427sY. H. Kwon, Y. B. Kim, M. Jeong, H. W. Do, H. K. Cho, J. Y. Lee. Solar Energy Mater. and Solar Cells, 172 (2017) 11—17, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2017.07.004Y. H. Kwon, Y. B. Kim, M. Jeong, H. W. Do, H. K. Cho, J. Y. Lee. Solar Energy Mater. and Solar Cells, 172 (2017) 11—17, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2017.07.004H. M. Pathan, Ch. D. Lokhande. Bull. Mater. Sci., 27, N 2 (2004) 85—111, https://doi.org/10.1007/BF02708491H. M. Pathan, Ch. D. Lokhande. Bull. Mater. Sci., 27, N 2 (2004) 85—111, https://doi.org/10.1007/BF02708491A. Kulkarni, S. Arote, H. Pathan, R. S. Patil. Mater. Renewable and Sust. Energy, 4, N 1 (2015), https://doi.org/10.1007/s40243-015-0058-5A. Kulkarni, S. Arote, H. Pathan, R. S. Patil. Mater. Renewable and Sust. Energy, 4, N 1 (2015), https://doi.org/10.1007/s40243-015-0058-5Y. Zhou, M. Leng, Z. Xia, J. Zhong, H. Song, X. Liu, B. Yang, Ju. Zhang, J. Chen, K. Zhou, J. Han, Y. Cheng, J. Tang. Adv. Energy Mater., 4 (2014) 1301846, https://doi.org/10.1002/aenm.201301846Y. Zhou, M. Leng, Z. Xia, J. Zhong, H. Song, X. Liu, B. Yang, Ju. Zhang, J. Chen, K. Zhou, J. Han, Y. Cheng, J. Tang. Adv. Energy Mater., 4 (2014) 1301846, https://doi.org/10.1002/aenm.201301846M. D. Khan, M. Aamir, M. Sohail, M. Sher, J. Akhtar, M. A. Malik, N. Revaprasadu. Solar Energy, 169 (2018) 526, https://doi:10.1016/j.solener.2018.05.026M. D. Khan, M. Aamir, M. Sohail, M. Sher, J. Akhtar, M. A. Malik, N. Revaprasadu. Solar Energy, 169 (2018) 526, https://doi:10.1016/j.solener.2018.05.026L. Wang, D.-B. Li, K. Li, C. Chen, Ch. Chen, H.X. Deng, L. Gao, Y. Zhao, F. Jiang, L. Li, Fe. Huang, Y. He, H. Song, G. Niu, J. Tang. Nature Energy, 2, N 4 (2017) 17046, https://doi.org/10.1038/nenergy.2017.46L. Wang, D.-B. Li, K. Li, C. Chen, Ch. Chen, H.X. Deng, L. Gao, Y. Zhao, F. Jiang, L. Li, Fe. Huang, Y. He, H. Song, G. Niu, J. Tang. Nature Energy, 2, N 4 (2017) 17046, https://doi.org/10.1038/nenergy.2017.46D. K. Schroder. Semiconductor Material and Device Characterization, John Wiley & Sons, New York, (1990)D. K. Schroder. Semiconductor Material and Device Characterization, John Wiley & Sons, New York, (1990)B. Yang, D.-J.Xue, M. Leng, J. Zhong, L. Wang, H. Song, Y. Zhou, J. Tang. Sci. Rep., 5 (2015) 10978, https://doi:10.1038/srep10978(2015)B. Yang, D.-J.Xue, M. Leng, J. Zhong, L. Wang, H. Song, Y. Zhou, J. Tang. Sci. Rep., 5 (2015) 10978, https://doi:10.1038/srep10978(2015)T. Jiménez, C. I. León-Pimentel, Di Seuret-Jiménez, M. Courel. General Chem., 5, N 2 (2019) 180029, https://doi:10.21127/yaoyigc20180029T. Jiménez, C. I. León-Pimentel, Di Seuret-Jiménez, M. Courel. General Chem., 5, N 2 (2019) 180029, https://doi:10.21127/yaoyigc20180029M. Tivanov, A. Moskalev, I. Kaputskaya, P. Zukowski. Przegląd Elektrotechniczny, 92, N 8 (2016) 85—87, https://doi:10.15199/48.2016.08.23M. Tivanov, A. Moskalev, I. Kaputskaya, P. Zukowski. Przegląd Elektrotechniczny, 92, N 8 (2016) 85—87, https://doi:10.15199/48.2016.08.23F. Urbach. Phys. Rev. J., 92 (1953) 1324, https://doi.org/10.1103/PhysRev.92.1324F. Urbach. Phys. Rev. J., 92 (1953) 1324, https://doi.org/10.1103/PhysRev.92.1324

The authors declare that there are no conflicts of interest present.