3. Применение

Моносульфид олова применяется как полупроводниковый материал для фоторезисторов и фотодиодов. Сульфид олова (II) образуется из дешевых элементов с большим содержанием земли, нетоксичен и является интересным материалом для использования в качестве слоя поглотителя солнечных элементов, так как эффективность преобразования энергии солнечного элемента, использующего слой поглотителя сульфида олова (II), может достигать 32%, что сравнимо с кристаллическим кремнием.

В настоящее время тонкие пленки сульфида олова (II) для использования в фотоэлектрических элементах все еще находятся на стадии исследований, при этом эффективность преобразования энергии в настоящее время составляет менее 5%. Препятствия для использования включают низкое напряжение холостого хода и невозможность реализовать многие из вышеперечисленных свойств из-за проблем при производстве [4].

4. Данные для термодинамического анализа

Термодинамические параметры компонентов реакции и конечного соединения SnS, а так же термодинамические свойства фазовых переходов представлены в таблицах 1 и 2 соответственно

Таблица 1 – Термодинамические параметры компонентов реакции и конечного соединения SnS [1]

Вещество (фаза)		,
SnS (тв)	-110.17	77	35.69	31.3	-	1153
Sn (тв)	0	51,2	21,59	18,16	6	505
Sn (ж)	-	-	21.69	6.15	-	-
Sn (г)	301,5	168,5	31,59	2,03	-	-
S (тв)	0	32.1	14.8	24.08	2.5	388
S (ж)	1.9	36.8	45.03	-16.64	-	-
S2 (г)	128.6	228.2	35.06	2.58	-	-
O2 (г)	0	205,1	29,15	6.48	-	55
SnО (тв)	-285,9	57,2	50,49	9,17	-	1250

Таблица 2 – Термодинамические параметры фазовых переходов [1]

Элемент	Вид перехода	Tфп , К	ΔHфп , Дж/моль	ΔSфп , Дж/моль∙K
Sn	плавление	505	7198	14.27
Sn	кипение	2896	296101	99.04
S	плавление	388	1717	4.42
S	кипение	717.75	9204	12.85

2. Анализ основного процесса

2.1 Расчет параметров реакции при стандартных условиях

Уравнение реакции имеет следующий вид

Константа равновесия основного процесса в данном случае вычисляется по формуле

где и – парциальные равновесные давления веществ Sn и S₂.

Логарифм константы равновесия рассчитывается с помощью уравнения изотермы Вант-Гоффа для равновесного процесса

(1)

где – универсальная газовая постоянная;

– изменение энергии Гиббса;

T – температура.

При стандартных условиях изменение энергии Гиббса находится по уравнению Гиббса-Гельмгольца для стандартных условий

(2)

где – тепловой эффект реакции (изменение энтальпии) при 298 K;

– изменение энтропии при 298 K.

Расчет необходимых термодинамических параметров реакции при стандартных условиях проводится по формулам (3), (4) и (5)

(3)

где – количество вещества i-го элемента;

– энтальпия образования i-го вещества.

(4)

где – энтропия образования i-го вещества.

(5)

где – удельная теплоемкость i-го элемента, .

По формулам (3)…(5)

Тогда изменение энергии Гиббса при стандартных условиях по формуле (2)

Логарифм константы равновесия выражается из формулы (1)