5Uchinchi renessansyosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
PEROVSKIT YUPQA QATLAMLARNI VAKUUMLI TERMIK PURKASH USULI YORDAMIDA TAYYORLASH
L.O'.Shuhratova
tayanch doktorant, R.R.Kabulov
f.-m.f.n., katta ilmiy xodim.
O'zR FA Fizika Texnika instituti.
O'zbekiston.
Zamonaviy texnika va texnologik taraqqiyot perovskit strukturali yarimo'tkazgich materiallarini samarali ravishda turli xil optoelektronik qurilmalarda (fotoqabul qilgichlar, yorug'lik chiqaruvchilar (LED), quyosh elementlari va boshqalar) ishlab chiqarishda foydalanish mumkunligini ko'rsatmoqda [1]. Qurilmalarning aksariyatida perovskit materiallari yupqa qatlamlar shaklida ishlatiladi (~ 0.5 mkm). Perovskitlardan yupqa qatlamlar olishning bir qator texnik usullari mavjud: ularni tashkil etuvchi kimyoviy elementlarning suyuq eritmalaridan sintez qilib olish texnologik jarayoni keng tarqalgan [2]. Eritma yordamida olingan perovskitli fotovoltaik qurilmalar tadqiqotlarning boshlang'ich sohasida katta qiziqish sohasiga aylangan edi. Ushbu usullarga siyohli bosib chiqarish, tig' usuli va spin coating usullari kiradi [3]. Hozirgi vaqtda spin coating usuli O'zbekistondagi tadqiqotchilar uchun ham ishlatilib kelinayotgan usullardan bo'lib xizmat qilib kelmoqda [4]. Biroq, spin coating usuli bir qator kamchiliklarga ega: bir xil sirtga ega bo'lgan katta maydon qatlamlarini olish qiyin va qatlam qalinligini bir jinsli qilib olishda muammolar mavjud. Bundan tashqari, bu usul yordamida qatlamlarni sintez jarayonida morfologik nuqsonlarga olib kelishi mumkin [2]. Bu muammolarni materiallarni tashkil qiluvchi kimyoviy elementlarning qattiq shakllaridan tayyorlash usulidan foydalanidi, ya'ni vakuumda termik purkash usuli yordamida hal qilish mumkin [5]. Ushbu usul yordamida katta maydon perovskit qatlamlarini olish mumkinligi bizga sanoatda ishlab chiqarish imkoniyatini taqdim etsa, purkash harorati va yupqa qatlam tarkibini aniq nazorat qilish mumkinligi o'ziga xos xususiyatlar va funksiyalarga erishish imkonini beradi [1]. Bu usul yordamida nafaqat perovskit yupqa qatlamlar, balki boshqa yarimo'tkazgichli yupqa qatlamlarni ham ishlab chiqilgan, masalan, CIGS (Cu, In+Ga, Se) asosidagi yupqa qatlamli quyosh elementlari ham vakuumli termik purkash usuli yordamida olinadi [5].
276
May 15, 2024
Uchinchi renessans yosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
Mazkur usulda perovskit yupqa qatlam tayyorlash jarayoni quyidagicha ketma ketlikda amalga oshiriladi: jarayon taglik tanlashdan boshlashimiz muhim ahamiyatga ega. Tagliklar qattiq yoki egiluvchan, shaffof yoki shaffof bo'lmagan, elektr o'tkazuvchi xususiyatlarga ega yoki elektr o'tkazmaydigan xossalarga ega bo'lishi mumkin. Ko'pgina plastik tagliklar juda yuqori haroratga chidamlilik darajasi past bo'lib, bu perovskit yupqa qatlamlariga maksimal ishlov berishda noqulayliklar tug'diradi. Bu tagliklar o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lishi bilan birga, suv va kislorod kabi atrof-muhit omillaridan himoyalovchi to'siq qatlamlar bilan ta'minlangan bo'lishi talab qilinadi. Taglik va to'siqlarni to'g'ri tanlash perovskit yupqa qatlamlarni ishlab chiqarish jarayonida paydo bo'ladigan muammolarni hal qilish va muvaffaqiyatli tijoratlashtirish uchun muhim yondashuv bo'lib hisoblanadi. Keyingi bosqich tagliklarni tozalash jarayoni bo'lib hisoblanadi. Bunda tagliklar ultratovushli vannadan foydalanib ketmaket uchta bosqichda o'rtacha 13-15 daqiqadan tozlanadi. Bu ketma-ket uchta bosqichda uch xil tozalovchi suyuqliklar ishlatiladi. Bular: atseton, deionizatsiyalangan suv va izopropil spirti. Izopropil spirtida tozalab bo'lgandan so'ng tagliklar yuzasini yuqori tozalikdagi azot yordamida purkash usuli bilan izopropil spirtidan holi qilinadi va kislarodli plazma yordamida o'rtacha 5-7 daqiqa davomida taglik yuzasi tozalanadi. Kislorod plazmasi bilan ishlov berish kabi usullar sirt xususiyatini o'zgartirib, bir xil qatlam o'stirishni osonlashtiradi. Keyingi qadam yuqori tozalikdagi perovskit materialining manbasini tayyorlashdir. Ushbu manba odatda kerakli perovskit strukturasini shakllantirish uchun zarur bo'lgan o'ziga xos elementlar yoki birikmalardan iborat. Tozalangan taglik perovskit materiali bilan birga vakuumli purkash moslamasiga joylashtiriladi. Unda boshlang'ich yuqori vakuum muhiti ta'minlanadi. Perovskit qatlamini yotqizish jarayoni purkash boshlangunga qadar isitgich haroratining bosqichma-bosqich oshishi bilan boshlanadi. Perovskit manbalaridan purkalgan molekulalar keyinchalik taglik yuzasida kondensatsiyalanib, yupqa qatlam hosil qiladi.
Yupqa qatlamning bizga kerakli qalinlik, kristall tuzilishini olishimiz uchun purkash jarayonida turli parametrlar diqqat bilan nazorat qilinadi. Ushbu parametrlarga perovskit manbasining harorati, taglik harorati, purkash tezligi va moslama ichidagi bosim kiradi. Purkash jarayonida o'sib borayotgan perovskit yupqa qatlamning qalinligi va sifati spektroskopiya, ellipsometriya va kvarts akustik resonatori usullardan foydalangan holda nazorat qilinadi. Tayyorlangan yupqa qatlamning strukturaviy va morfologik xususiyatlarini baholash uchun rentgen nurlari diffraktsiyasi (XRD), skanerlash elektron mikroskopiyasi (SEM) kabi usullardan foydalangan holda qo'shimcha tavsiflanishi mumkin. Muayyan dastur talablariga
May 15, 2024
277
Uchinchi renessansyosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
qarab, perovskit yupqa qatlamining ishlashi va barqarorligini yaxshilash uchun qizdirish yoki sirtni passivatsiya qilish kabi qatlam yotqizilgandan keyingi ishlov berish amalga oshirilishi mumkin. Va nihoyat, mo'ljallangan dasturga qarab, perovskit yupqa qatlamini quyosh elementlari, yorug'lik chiqaradigan diodlar (LED) yoki fotodetektorlar kabi qurilmalarga o'rnatilishi mumkin.
Xulosa qilib aytganda, termik vakuumli purkash usuli optoelektronik qurilmalar uchun yuqori sifatli perovskit yupqa qatlamlarni ishlab chiqarish imkoniyatini taqdim etadi. Uning yuza bo'yicha bir jinsli qilib shakllantirish, qatlam qalinligini aniq nazorat qilish va katta maydonlarda ishlab chiqarish kabi afzalliklari termik vakuumli purkash usulini boshqa usullardan ustunligini belgilab beradi. Keyingi avlod optoelektronikasida uning to'liq salohiyatini ochish keyingi tadqiqotlar uchun juda muhim bo'lib hisoblanadi.
REFERENCES
1. T. Abzieher, D. T. Moore, M. Rob, S. Albrecht, J. Silvia, H. Tan, Q. Jeangros, C. Ballif, M. T. Hoerantner, B. Kim, H. J. Bolink, P. Pistor, J. C. Goldschmidt, Y. Chiang, S. D. Stranks, J. Borchert, M. D. McGehee, M. Morales-Masis, J. B. Patel, A. Bruno and U. W. Paetzold. Vapor phase deposition of perovskite photovoltaics: short track to commercialization? Cite this: Energy Environ. Sci., 2024, 17, 1645
A. Taran, O.Kyslytsyn, O. Podshyvalova, S.Taran and A. Okhrimovskyy. Thermal vacuum evaporation peculiarities of perovskite-type barium-strontium hafnate. Journal of Physics: Conference Series 2628 (2023) 012031. doi:10.1088/1742-6596/2628/1/012031
2. N.R. Ashurov, B.L. Oksengendler, S.S. Rashidova, A.A. Zakhidov, "State and prospects of solar cells based on perovskites", Appl. Sol. Energy, vol.52, pp. 5-15, 2016. https://doi.org/10.3103/S0003701X 16010023.
3. A. Saparbayev, B. Xidirov, A. Turgunboev, A Tursunova,, I Boynazarov, F.Ro'ziyev. MAPbI3 va MAPbICl2 asosidagi perovskit quyosh elementlarning haroratni nazorat qilish orqali fotovoltaik parametrlarini yaxshilash. O'z.MU Xabarlari, 2023, [3/1/1] ISSN 2181-7324
4. Luo, L.; Zhang, Y.; Chai, N.; Deng, X.; Zhong, J. ; Huang, F.; Peng, Y.; Ku, Z.; Cheng, Y.-B. Large-area perovskite solar cells with CsxFA1-xPbI3-yBry thin films deposited by a vapor-solid reaction method. J. Mater. Chem. A 2018, 6, 21143-21148.
278
May 15, 2024
Uchinchi renessans yosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current f —^oupecns
5. R.R. Kobulov, N.A. Matchanov, O.K. Ataboev, F.A. Akbarov. Solar Cells Based on Cu(In, Ga)Se2 Thin-Film Layers. Applied Solar Energy. 2019, Vol. 55. No 2. pp. 8390.
279
May 15, 2024
