ผลของพารามิเตอร์การกัดผิวและโครงสร้างต่อสมบัติทางแสงของฟิล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์

Abstract

ในงานวิจัยนี้ศึกษาผลของความเข้มข้น, โปรไฟล์อุณหภูมิในกระบวนการกัดผิวและการกวนสารละลายในการกัดผิววัสดุพื้นซิลิกอนและการเคลือบฟิล์ม TiO₂ พบว่าเงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับการกัดผิวเพื่อสร้างผลึกรูปพีระมิดให้เกิดปกคลุมผิวคือ กระบวนกัดผิวในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น 10 โมลาร์ มีการกวนสารละลายด้วยแท่งแม่เหล็ก ความเร็วรอบการกวนสารละลาย 150 รอบต่อนาทีและกระบวนการกัดผิวในช่วงเพิ่มอุณหภูมิแก่สารละลายจนถึง 60 องศาเซลเซียส โดยสามารถลดการสะท้อนแสงที่ความยาวคลื่นแสง 550 nm. จาก 28.04 เหลือ 16.78% สำหรับการเคลือบผิวด้วยฟิล์ม TiO₂ โดยใช้อัตราการไหล Ar:O₂ 5:15 sccm., ระยะระหว่างเป้าถึงวัสดุพื้น 8 เซนติเมตร, ความดันรวม 7x10¯³ มิลลิบาร์, กระแสไฟฟ้า 500 มิลลิแอมแปร์คงที่ และควบคุมความหนาชั้นเคลือบที่ 190 และ 420 nm. พบว่าได้ฟิล์ม TiO₂ ชนิดอนาเทส ซึ่งที่ความยาวคลื่นแสง 550 nm. ค่าการสะท้อนแสงลดลงจาก 28.04 เหลือ 8.82% และ 17.85% สำหรับความหนาชั้นเคลือบที่ 190 และ 420 nm. ตามลำดับ เมื่อใช้การกัดผิวตามเงื่อนไขข้างต้นร่วมกับการเคลือบผิวด้วย TiO₂ พบว่าค่าการสะท้อนแสงลดลงเหลือ 5.97 และ 4.9% สำหรับความหนาชั้นเคลือบ 190 และ 420 nm. ตามลำดับ จากการเพิ่มการสะท้อนแสงตามแนวเฉียงของพีระมิดเข้าสู่ซิลิกอนและการแทรกสะอดแบบหักล้างของชั้นฟิล์ม แสดงให้เห็นว่าการกัดผิวและการเคลือบ TiO₂ ชนิดอนาเทส เป็นวิธีที่ใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์สุริยะได้สามารถลดการสะท้อนแสงได้ นอกจากนี้ยังได้ศึกษาถึงผลของฟิล์ม TiO₂ หลังผ่านการอบอ่อนเพื่อให้ได้ฟิล์ม TiO₂ชนิดรูไทล์ โดยนำไปอบอ่อนที่อุณหภูมิ 900°C เป็นเวลา 1 และ 4 ชั่วโมง สำหรับความหนาชั้นเคลือบ 190 และ 420 nm. ตามลำดับ ซึ่งพบว่าฟิล์ม TiO₂ ชนิดรูไทล์ร่วมกับการใช้วัสดุพื้นหลังผ่านการกัดผิวแล้วให้ค่าการสะท้อนแสง 10.07 และ 17.86% ตามลำดับ ซึ่งยังสูงกว่าฟิล์ม TiO₂ ชนิดอนาเทส ดังนั้นฟิล์ม TiO₂ ชนิดรูไทล์จึงไม่เหมาะสมในการใช้เป็นชั้นกันสะท้อนแสง