Abstract:
งานวิจัยนี้ได้ออกแบบและสร้างระบบเตรียมฟิล์มบางคอปเปอร์อินเดียมแกลเลียมไดซีลิไนด์ Cu(In,Ga) Se₂ (CIGS) เพื่อเป็นชั้นดูดกลืนแสงสำหรับประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูงที่มีโครงสร้าง (Ni)A1/ZnO(A1)/CdS/CIGS/Mo/SLG ฟิล์มบาง CIGS ถูกเตรียมบนแผ่นรองรับกระจก soda-lime ที่อุณหภูมิคงที่ประมาณ 500°C ได้ความหนาประมาณ 2 ไมโครเมตร โดยเตรียมด้วยวิธีการระเหยร่วมกันจากแหล่งระเหยธาตุทั้งสี่แหล่งในกระบวนการ bi-layer หรือ two-stage process ในการควบคุมกระบวนการปลูกฟิล์ม ได้ใช้เทคนิคการตรวจวัดสัญญาณ ณ เวลาจริง (in situ monitoring) ได้แก่ อุณหภูมิแผ่นรองรับอุณหภูมิของแกรไฟต์ฮีทเตอร์ กำลังไฟฟ้าที่ระบบควบคุมอุณหภูมิจ่ายให้กับแกรไฟต์ฮีทเตอร์ และอุณหภูมิผิวหน้าของฟิล์ม CIGS เพื่อใช้ควบคุมกระบวนการและชี้จุดสิ้นสุด (end point detection, EPD) โปรไฟล์อุณหภูมิที่ใช้ปลูกฟิล์ม CIGS เริ่มต้นจาก Cu-rich stage จะได้ฟิล์มที่มีสัดส่วนอะตอมของ [Cu]/([In]+[Ga]) มากกว่า1 (y>1) แล้วต่อด้วย Cu-poor stage จนกระทั่งได้เนื้อฟิล์มทั้งหมดที่มีค่า y<1 และหยุดกระบวนการปลูกที่ค่า y ≈ 0.9 ในการควบคุมกระบวนการนี้อาศัยการเปลี่ยนแปลงความร้อนของแผ่นรองรับเนื่องจากค่า emissivity ของฟิล์ม CIGS เปลี่ยนในระหว่างการเปลี่ยนจาก Cu-rich ไปเป็น Cu-poor ซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของกำลังไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดฮีทเตอร์เช่นเดียวกัน จึงสามารถใช้สัญญาณเหล่านี้ในการควบคุมกระบวนการปลูกฟิล์ม CIGS ที่ให้สัดส่วนอะตอมที่ต้องการได้เมื่อสิ้นสุดกระบวนการ จากผลการวิเคราะห์ด้วย XRD และ SEM พบว่าฟิล์มมีโครงสร้างเป็นแบบชาลโคไพไรท์จัดเรียงระนาบ (112) ขนานกับระนาบของแผ่นรองรับ มีเกรนเป็นแท่งใหญ่และผิวขรุขระมีรอยแยกลึกจากผิวบน
