Antimonseleniid (Sb₂Se₃) on kerkinud esile kui paljulubav absorbermaterjal uue põlvkonna õhukesekilelistes päikesepatareides, sest tegemist on mittetoksilise ühendiga, mille keemilisi elemente leidub maapõues rohkesti, tal on optimaalne keelutsooni laius ning kõrge neeldumistegur. Lihtsa binaarse ühendina on Sb₂Se₃ süntees ja sadestamine lihtne ning sobib hästi skaleeritavate vaakummeetoditega, nagu lähidistants-sublimatsioon (ingl close-spaced sublimation (CSS)) ja aurutransport-sadestamine (ingl vapor transport deposition (VTD)). Sealjuures lubab just VTD täpselt kontrollida sadestamisparameetreid, nagu substraadi-lähteaine vahekaugus (D_So-Sub), temperatuur ja aeg, võimaldades kasvatada vertikaalselt orienteeritud kolonnilisi kristalliteri, mis hõlbustavad laengukandjate liikuvust ja parandavad seeläbi seadme kasutegurit.
Doktoritöö eesmärk on arendada CdS/Sb₂Se₃ päikesepatareisid VTD meetodil, alates tootmisprotsessi põhjalikust uurimisest, CdS töötlemisest ja tema mõjust CdS/Sb₂Se₃ piirpinnale, kuni tervikliku seadme valmistamise, optimeerimise ja defektide karakteriseerimiseni.
Doktoritöö esitleb põhjalikku uurimust VTD meetodil valmistatud CdS/Sb₂Se₃ õhukesekileliste päikesepatareide arendamisest, tuues esile tugevat ristsõltuvust CdS elektrontranspordikihi valmistamise, CdS/Sb₂Se₃ heterosiirde piirpinna kujunemise ja Sb₂Se₃ absorberkihi kasvu dünaamika vahel. Süsteemsed uuringud CdS kihi järeltöötluse, kloori lisamise sadestuslahusesse ja Sb₂Se₃ kasvu tingimuste optimeerimise kohta näitavad selgeid võimalusi kilede kvaliteedi, piirpinna omaduste ja seadmete jõudluse parandamiseks.
Töö uudsus seisneb CdS/Sb₂Se₃ heterosiirde mõistmise ja optimeerimise integreeritud lähenemises, mis ühendab protsessitehnika, defektide analüüsi ja heterosiirde karakteriseerimise iseloomustamise. Antud töös arendati uus meetod kloori lisamiseks keemilise vanni sadestamise kaudu, mis mõjutab oluliselt kaadmiumi difusiooni ja seadme kasutegurit. Esmakordselt tõendati SIMS analüüsiga kloori lisandumist CdS kristallivõresse ning Cd difusiooni Sb₂Se₃ absorberkihti ning vastastikuseid difusiooniprotsesse CdS/Sb₂Se₃ piirpinnal. See töö annab uusi teadmisi heterosiirde piirpinnaga seotud defektidest TAS-analüüsi kaudu ning esitleb optimeeritud VTD kasvuparameetreid, mis parandavad Sb₂Se₃ kile omadusi ja seeläbi seadme jõudlust. Doktoritöö tulemused on olulised õhukesekileliste Sb₂Se₃ päikesepatareide fundamentaalsel mõistmisel ja panustavad seadise tehnoloogia arendamisele.

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus

Juhendajad: nooremprofessor Nicolae Spalatu ning vanemteadur Atanas Katerski (TalTech)

Oponendid:

• professor Alessandro Romeo (Verona Ülikool, Itaalia)
• professor Aile Tamm (Tartu Ülikool, Eesti)