Growth of ZnO Thin Film for Solar Cell Electrode Deposited by Asymmetric Bipolar of DC Magnetron Sputtering Technique

Main Article Content

Tanachai Ponken
Pornnapa Khuana
Sudarat Krasaesom
Pornchai Chinnasa
Wichaid Ponhan

Abstract

ZnO thin film for solar cell electrode deposited by asymmetric bipolar of DC magnetron sputtering technique. The ZnO thin film were prepared by asymmetric bipolar of DC magnetron sputtering technique which the negative electric potential of 480 V, the positive electric potential of 100 V, the current of 80 mA under Ar gas atmosphere at room temperature. ZnO thin films were grown by the deposition time of 10, 20, 30, 40 and 50 minutes, respectively. Moreover, growth of ZnO thin film the deposition time for 30 minutes was doped by N2 gas the flow rate of 5, 10 and 15 sccm, respectively. Structural, morphological, optical and electrical properties of ZnO thin film were analyzed by X-Ray diffraction (XRD), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), UV-vis spectrophotometer, Linear four-point probe and Hall effect measurement. The results found that, structural properties of thin films found that has high crystal and ZnO crystalline size of 16 nm at 002 plane on 2hteta of 34.34° for film coated under N2 gas the flow rate of 5 sccm. Surface characteristic of film show a high crystal and the average grain sizes are approximately of 264 – 358 nm. ZnO thin films are in range of 67% - 83% and 55% - 77% for the film growth under a without N2 gas and a doped N2 gas. The resistivity values of ZnO thin films are 6.99x102, 5.55x104, 2.26x104 and 6.21x104 Ω.m. Addition, the carrier concentration (n) are 1.61x1014 - 1.16x1018 cm-3 which found that the carrier concentration somewhat highly and behaviors n-type semiconductor-like.  Thus, ZnO thin film deposited non-doped N2 gas which the suitable for application to fabrication of transparent electrode for solar cell windows layer.      

Article Details

How to Cite
Ponken, T., Khuana, P., Krasaesom, S., Chinnasa, P., & Ponhan, W. (2023). Growth of ZnO Thin Film for Solar Cell Electrode Deposited by Asymmetric Bipolar of DC Magnetron Sputtering Technique. Journal of Science Engineering and Technology Rajabhat Maha Sarakham University, 2(1), 1–16. retrieved from https://ph03.tci-thaijo.org/index.php/jsetRMU/article/view/434
Section
Research Articles
Author Biographies

Tanachai Ponken, Rajabhat Maha Sarakham University

Program of Physics, Faculty of Science and Technology

Pornnapa Khuana, Rajabhat Maha Sarakham University

Program of Physics, Faculty of Science and Technology

Sudarat Krasaesom, Rajabhat Maha Sarakham University

Program of Physics, Faculty of Science and Technology.

Pornchai Chinnasa, Rajabhat Maha Sarakham University

Program of Physics, Faculty of Science and Technology.

Wichaid Ponhan, Rajabhat Maha Sarakham University

Program of Physics, Faculty of Science and Technology.

References

เจริญชัย เหลืองอ่อน. (2554). การวัดค่าความต้านทานด้วยวิธีเข็มวัด 4 จุด. ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ฐิตินัย แก้วแดง, งามนิตย์ วงษ์เจริญ, และ ทิพรัตน์ วงษ์เจริญ. (2554). การประดิษฐ์ขั้วไฟฟ้าด้านหลังชนิดใหม่ที่เหมาะสมกับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบาง Cds/CdTe [รายงานการวิจัยประจำปี 2553]. ทุนอุดหนุนการวิจัยจากเงินงบประมาณแผ่นดิน สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง.

ดลลักษณ์ มานพ, สุรีย์ ทองวณิชนิยม, วิเชียร ศิริพรม, อดิศร บูรณวงศ์, สุรสิงห์ ไชยคุณ, และ นิรันดร์ วิทิตอนันต (2555). การเตรียมฟิล์มบางไททาเนียมไดออกไซต์สำหรับฆ่าเชื้อแบคทีเรียโดยการฉายแสง. วารสารมหาวิทยาลัยทักษิณ, 15(3) ฉบับพิเศษ, 259-267.

นันทนัช วัฒนสุภิญโญ. (2553). สมบัติทางกายภาพของฟิล์มบางซิงค์ออกไซต์เจือด้วยอลูมิเนียมและอินเดียมเตรียมโดยเทคนิคดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริง [วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต]. มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ.

นิรันดร์ วิทิตอนันต์, สุรสิงห์ ไชยคุณ, และ อดิศร บูรณวงศ์. (2557). ผลของกระแสโครเมียมคาโทดที่มี ต่อสมบัติของฟิล์มบางไทเทเนียมโครเมียมไนไตรด์ที่เคลือบด้วยเทคนิครีแอกทีฟแมกนีตรอน โคสสปัตเตอริง [รายงานการวิจัยประจำปี 2557]. ทุนอุดหนุนการวิจัยจากเงินงบประมาณ แผ่นดิน มหาวิทยาลัยบูรพา.

ภานุวัฒน์ ครองอารมณ์. (2556). การพัฒนาฟิล์มบางซิงค์ออกไซด์ที่เจือด้วยอะตอมบัสมัทโดยวิธีเคลือบผิวด้วยแรงเหวี่ยงสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ [วิทยานิพนธ์ปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต]. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี.

ราชศักดิ์ ศักดานุภา. (2558). การศึกษาฟิล์มบางไททาเนียมออกซิคาร์ไบด์โดยวิธีดีซีแอคทีฟแมกนีตรอนสปัตเตอริงเพื่อความแข็งแรงและป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ [รายงานการวิจัยประจำปี 2558]. ทุนสนับสนุนงานวิจัยจากเงินรายได้ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง.

ศูนย์เครื่องมือวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจุฬาลงกรณ์. (2555). เครื่องวิเคราะห์การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์. จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.

สถาบันนวัฒกรรมและพัฒนากระบวนการเรียนรู้ มหาวิทยาลัยมหิดล. (2555). กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสองกราด. มหาวิทยามหิดล.

สิทธิวัฒน์ อุ่นจิตร, อดิศร บูรณวงศ์ และ สุรสิงห์ ไชยคุณ. (2557). การเตรียมและศึกษาลักษณะเฉพาะของฟิล์มบางโครเมียมวาเนเดียมไนไตรด์ที่เคลือบด้วยวิธีแอคตีฟแมกนีตรอนโคสสปัตเตอริง. วิทยาศาสตร์บูรพา, 6(2), 78–86.

อรุณี หลักคำ, วิทวัช วงศ์พิศาล และ สินธุ จันทพันธ์. (2557). กระบวนการสร้างฟิล์มด้วยไอเคมีและไอกายภาพภายใต้สภาวะสุญญากาศ. ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

Chapman, B. (1980). Glow discharge processes, Sputtering and plasma etching. John Wiley & Son.

Ding, J. J., Ma, S. Y., Chen, H. X., Shi, X. F., Zhou, T. T., & Mao, L. M. (2009). Influence of Al-doping on the structure and optical properties of ZnO films. PhysicaB: Condensed Matter, 404(16), 2439-2443.

Hartnagel, H. (1995). Semiconducting Transparent Thin Films. Institute of Physics Publishing Bristol and Philadelphia.

Milton, O. (1997). The Materials Science of Thin Film: Thin Film Technology Handbook. McGrow-Hill Companies international.

Ohmukai, M., Nakagawa, T., & Matsumoto, A. (2016). ZnO Films Deposited on Glass by Means of DC Sputtering. Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 4, 1–7.

Pathak, K., & Purohit, L. P. (2016). Optical property and AC conductivity RF sputtered N-doped N-dopedZnOthin films. Advanced Materials proceeding, 2(1), 06-09.

Smith, D. L. (2015). Thin Film Deposition: Principle and Practice. MeGraw-Hill Companies international.

Streetman, B. G. (1995). Solid State Electronic Devices. Prentice-hall international.