Etude du composé photovoltaïque nanostructuré Chalcopyrite élaboré par mécanosynthèse

Abstract

Les proprieties structurales, morphologiques et optiques des poudres nanostructures préparées par mécanosynthèse ont été étudiées. Les poudres ont été synthétisées à partir des éléments Cu, In et Se de haute pureté au moyen d’un broyeur planétaire (Fritsch Pulverisette 7). La diffraction des rayons X (DRX) a montré que les poudres avaient une structure chalcopyrite. La taille des grains a été déterminée par les méthodes de Scherrer et Hall-Williamson (H-W). Les valeurs obtenues et en tenant compte des micro-déformations induites par le processus de broyage ont révélés que la méthode de H-W est la plus appropriée. Enfin les etudes optiques ont montréque les gaps des poudres de CuInSe2 obtenues sont 0,98 eV et 1,05 eV respectivement pour 1h et 3h de broyage. Ces resultants sont en accord avec la valeur optimale 1,02 eV du composé CuInSe2

Structural and Optical properties of nanostructured powders of CuInSe2 prepared by mechanical alloying process have been studied. Stoechiometric starting elements such as Cu, In and Se of high purity were used to synthesize nanoparticles of CuInSe2 in a planetary ball mill (Fritsch Pulverisette 7). XRD analysis has showed that the prepared powders have a chalcopyrite structure. To determine the grain size, two approaches have been used; Scherrer and Hall-Williamson (H-W) methods. The obtained values taking into account the micro-deformation induced by milling showed that H-W is the appropriate method. Optical studies have showed that the gap of the two powders is ranging from 0,98 eV to 1,05 eV for respectively 1h and 3h of milling. The obtained values are close to the optimum value 1,02 eV of the CuInSe2 compound.

يندرج هذا العمل في اطار الدراسات المتواصلة حاليا حول نصف النواقل ذات الامتصاص العالي و الفجوة المثلى للتطبيقات الكهروضوئية٬و من بين المواد المختلفة المتاحة، انصب اختيارنا على CuInSe2 . و لهذ الغرض تم تحضير عن طريق خليط ستكيومتري من النحاس، السيلينيوم و الانديوم ذوي نقاوة عالية (99.999%)، مسحوقين على حدى خلال 1سا و 3سا بطريقة التحضير الميكانيكي (رحي ذو طاقة عالية) في آلة رحي كوكبي من طراز Fritsch 7) (Pulverisette في وسط أرغوني .تمدراسة الخواص البنيوية، المرفولوجية و الضوئية للعينتين الناتجتين وذلك بواسطة تقنيات مختلفة للتمييز. بينت حيود الاشعة السينية XRD ان المساحيق تعرض بنية كلكوبرتية .(CuInSe2 ) كما كشفت الصور المجهرية (MEB) أن المورفولوجية تتعلق بزمن الطحن . إضافة الى هذا فقدتم حساب قياس الحبيبات مساحيق بواسطة طريقتي Scherrerو Hall-Williamson.من جهة اخرى بينت الدراسات الضوئية ان طاقتي الفجوة للمسحوقين الناتجين هيeV0.98 و eV1.05 خلال 1سا و 3 سا على الترتيب من الرحي، أنهما قريبتين من القيمة المثلى لهذا المركب و التي تقدر ب 1.02 eV.