Name: Herstellung eines robusten Nano-Kontakts zwischen einer Silber-Nanodrahtelektrode und einer CdS-Pufferschicht in Cu(In,Ga)Se2 Dünnschicht-Solarzellen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-19T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 1 s
Description: Erfahren Sie eine einfache Methode zur Verbesserung des elektrischen Kontakts zwischen Silber-Nanodraht-Netzwerk und CdS-Pufferschicht in CIGS-Dünnschicht-Solarzellen. Diese reproduzierbare Lösung steigert die Effizienz erneuerbarer Energien.

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Diese Forschung wurde durch das interne Forschungs- und Entwicklungsprogramm des Korea Institute of Energy Research (KIER) (B9-2411) und das Basic Science Research Program durch die National Research Foundation of Korea (NRF) unterstützt, die vom Ministerium für Bildung (Grant NRF-2016R1D1A1B03934840).

1. Herstellung von Mo-beschichtetem Glas durch DC-Magnetron-Sputtern
<ol><li>Reinigene Glassubstrate in ein GLEICHstrommagnetron laden und bis unter 4 x 10-6 Torr pumpen.</li>
	<li>Durchfluss Ar Gas und stellen Sie den Arbeitsdruck auf 20 mTorr.</li>
	<li>Schalten Sie Plasma ein und erhöhen Sie die DC-Ausgangsleistung auf 3 kW.</li>
	<li>Nach dem Vorspritzen von 3 min für die Zielreinigung beginnen Sie mit der Mo-Abscheidung, bis die Mo-Foliendicke ca. 350 nm erreicht.</li>
	<li>Stellen Sie den Arbeitsdruck auf 15 mTorr ein, während Sie die gleiche Ausgangsleistung (d. h. 3 kW) beibehalten.</li>
	<li>Setzen Sie die Mo-Abscheidung fort, bis die Gesamtdicke von Mo etwa 750 nm erreicht.</li>
</ol>2. CIGS-Absorberschichtabscheidung durch dreistufige Verdampfung
<ol><li>Mo-beschichtetes Glas unter einem Vakuum unter 5 x 10-6 Torr in einen vorgeheizten Co-Verdampfer laden.</li>
	<li>Stellen Sie die Temperaturen von In-, Ga- und Se-Ergusszellen mit Abscheidungsraten von 2,5 ,/s, 1,3 ,/s bzw. 15 °C/s ein.<ol>
<li>Überprüfen Sie die Abscheidungsraten mit der Quarzkristall-Mikrobalance (QCM)-Technik. Die Abscheidungsraten sind abhängig von der eingestellten Temperatur der Ergusszellen und der Menge der Materialien in den Ergusszellen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Beginnen Sie, In, Ga und Se auf das Mo-beschichtete Glas zu liefern, um eine 1 m dicke (In,Ga)xSey Vorläuferschicht bei einer Substrattemperatur von 450 °C zu bilden. Die Abscheidungszeit beträgt 15 min (nämlich1. Stufe).</li>
	<li>Stoppen Sie die In- und Ga-Versorgung und erhöhen Sie die Substrattemperatur auf 550 °C.</li>
	<li>Beginnen Sie, Cu (Abscheidungsrate: 1,5 x/s) auf den (In,Ga)xSey Vorläufer zu liefern und fahren Sie fort, bis das Kompositionsverhältnis Cu/(In + Ga) des Films 1,15 erreicht. Beachten Sie, dass die Se-Abscheidungsrate bis zur 2. Stufe bei 15 °/s gehalten wird (nämlich 2. Stufe).</li>
	<li>Stoppen Sie die Versorgung von Cu und verdampfen Sie In und Ga wieder mit den gleichen Abscheidungsraten wie die 1. Stufe, um schließlich eine ca. 2 m dicke CIGS-Folie mit Cu/(In+Ga) Kompositionsverhältnis von 0,9 zu bilden. Halten Sie die Se-Abscheidungsrate und die Substrattemperatur bei 15 °s bzw. 550 °C. Die Abscheidungszeit dieser Stufe beträgt 4 min (nämlich 3. Stufe).</li>
	<li>Um eine vollständige Reaktion zu gewährleisten, wird die abgelagerte CIGS-Folie unter Umgebungss-Se (15 x/s) für 5 min bei einer Substrattemperatur von 550 °C anneal.</li>
	<li>Kühlen Sie die Substrattemperatur unter Umgebungsse auf 450 °C ab und entladen Sie dann das CIGS-abgelagerte Substrat, wenn die Substrattemperatur unter 250 °C liegt.</li>
</ol>3. Wachstum der CdS-Pufferschicht auf der CIGS-Absorberschicht mit einer chemischen Badabscheidungsmethode (CBD)
<ol><li>Bereiten Sie die CdS-Reaktionsbadlösung in einem 250 ml Becher vor, indem Sie 97 ml DI-Wasser, 0,079 g Cd(CH3COO)2x 2H2O, 0,041 g NH2CSNH2und 0,155 g CH3COONH4hinzufügen. Rühren Sie die Lösung für mehrere Minuten zu mischen. Stellen Sie sicher, dass alle hinzugefügten Gelösten vollständig aufgelöst sind.</li>
	<li>Fügen Sie 3 ml NH4OH (28% NH3) in die Badlösung und rühren Sie die Lösung für 2 min. Abbildung 1 zeigt den experimentellen Aufbau von CBD für CdS.</li>
	<li>Die CIGS-Probe mit einem Teflon-Probenhalter in die Reaktionsbadlösung geben.</li>
	<li>Das Reaktionsbad in das bei 65 °C gehaltene Wasser-Wärmebad geben und die Reaktionsbadlösung bei 200 Umdrehungen bei 200 Umdrehungen rühren.</li>
	<li>Reagieren Sie 20 min lang, um eine ca. 70 bis 80 nm CdS-Pufferschicht auf dem CIGS zu erzeugen.</li>
	<li>Nach der Reaktion die Probe aus dem Reaktionsbad entfernen, mit einem Di-Wasserfluss waschen und mit N2-Gas trocknen.</li>
	<li>Die Probe bei 120 °C 30 min auf einer Kochplatte annealieren.</li>
</ol>4. Herstellung des AgNW TCE-Netzes
<ol><li>Bereiten Sie eine verdünnte AgNW-Dispersion (1 mg/ml) vor, indem Sie 19 ml Ethanol mit 1 ml einer gekauften Ethanol-basierten AgNW-Dispersion (20 mg/ml) mischen.</li>
	<li>0,2 ml der verdünnten AgNW-Dispersion auf eine CdS/CIGS-Probe (2,5 cm x 2,5 cm) gießen, um die gesamte Oberfläche der Probe abzudecken und die Probe mit 1.000 Umdrehungen für 30 s zu drehen.</li>
	<li>Wiederholen Sie Schritt 4.2 nach Bedarf, um die gewünschten optischen und elektrischen Eigenschaften zu erreichen. Die AgNWs 3x verschichten. Abbildung 2zeigt ein Rasterelektronenmikroskopie (SEM) des spinbeschichteten AgNW TCE .</li>
	<li>Nach der Spin-Beschichtung die Probe bei 120 °C für 5 min auf einer Kochplatte annealieren.</li>
</ol>5. Abscheidung der 2. CdS-Schicht
<ol><li>Bereiten Sie eine neue CdS-Reaktionsbadlösung vor, wie in Schritt 3.1 beschrieben.</li>
	<li>Legen Sie CdS wie in Abschnitt 3 ab, außer ändern Sie die Reaktionszeit bei Bedarf. HINWEIS: Wir haben die Reaktionszeit optimiert, und 10 min führte zu dem CIGS-Gerät mit der besten Leistung. Der Effekt der 2. CdS-Abscheidungszeit auf eine CIGS Dünnschicht-Solarzellen-Geräteleistung finden Sie in unserer vorherigen Arbeit14.</li>
</ol>6. Charakterisierungstechniken
<ol><li>Charakterisieren Sie die Oberflächen- und Querschnittsmorphologie von AgNWs und CdS-beschichteten AgNWs durch Feldemission SEM und Transmissionselektronenmikroskopie (TEM).</li>
	<li>Messen Sie die Leistung von Solarzellen mit einer Stromspannungsquelle, die mit einem Solarsimulator (1.000 W/m2, AM1.5G) ausgestattet ist.</li>
</ol>

<ol><li>Lee, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+the+lateral+collection+length+of+charge+carriers+for+silver-nanowire-electrode-based+Cu%28In%2CGa%29Se2+thin-film+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Solar+Energy%22%5BJournal%5D)">Determination of the lateral collection length of charge carriers for silver-nanowire-electrode-based Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells.</a> Solar Energy. 180, 519-523 (2019).</li>
<li>Langley, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+transparent+conductive+materials+based+on+silver+nanowire+networks%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Flexible transparent conductive materials based on silver nanowire networks: a review.</a> Nanotechnology. 24 (45), 452001(2013).</li>
<li>Chung, C. -H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver+nanowire+composite+window+layers+for+fully+solution-deposited+thin-film+photovoltaic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Silver nanowire composite window layers for fully solution-deposited thin-film photovoltaic devices.</a> Advanced Materials. 24 (40), 5499-5504 (2012).</li>
<li>Liu, C. -H., Yu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver+nanowire-based+transparent%2C+flexible%2C+and+conductive+thin+film%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Research+Letters%22%5BJournal%5D)">Silver nanowire-based transparent, flexible, and conductive thin film.</a> Nanoscale Research Letters. 6 (1), (2011).</li>
<li>Yu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+flexible+silver+nanowire+electrodes+for+shape-memory+polymer+light-emitting+diodes%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Highly flexible silver nanowire electrodes for shape-memory polymer light-emitting diodes.</a> Advanced Materials. 23 (5), 664-668 (2011).</li>
<li>Chung, C. -H., Hong, K. -H., Lee, D. -K., Yun, J. H., Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ordered+vacancy+compound+formation+by+controlling+element+redistribution+in+molecular-level+precursor+solution+processed+CuInSe2+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Ordered vacancy compound formation by controlling element redistribution in molecular-level precursor solution processed CuInSe2 thin films.</a> Chemistry of Materials. 27 (21), 7244-7247 (2015).</li>
<li>Kim, A., Won, Y., Woo, K., Kim, C. -H., Moon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+transparent+low+resistance+ZnO%2FAg+Nanowire%2FZnO+composite+electrode+for+thin+film+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Highly transparent low resistance ZnO/Ag Nanowire/ZnO composite electrode for thin film solar cells.</a> ACS Nano. 7 (2), 1081-1091 (2013).</li>
<li>Singh, M., Jiu, J., Sugahara, T., Suganuma, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thin-film+copper+indium+gallium+selenide+solar+cell+based+on+low-temperature+all-printing+process%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Thin-film copper indium gallium selenide solar cell based on low-temperature all-printing process.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (18), 16297-16303 (2014).</li>
<li>Kim, A., Won, Y., Woo, K., Jeong, S., Moon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-solution-processed+indium-free+transparent+composite+electrodes+based+on+Ag+Nanowire+and+Metal+Oxide+for+thin-film+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">All-solution-processed indium-free transparent composite electrodes based on Ag Nanowire and Metal Oxide for thin-film solar cells.</a> Advanced Functional Materials. 24 (17), 2462-2471 (2014).</li>
<li>Shin, D., Kim, T., Ahn, B. T., Han, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-processed+Ag+Nanowires+%2B+PEDOT%3APSS+hybrid+electrode+for+Cu%28In%2CGa%29Se2+thin-film+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Solution-processed Ag Nanowires + PEDOT:PSS hybrid electrode for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 7 (24), 13557-13563 (2015).</li>
<li>Wang, M., Choy, K. -L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-nonvacuum-processed+CIGS+solar+cells+using+scalable+Ag+NWs%2FAZO-based+transparent+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">All-nonvacuum-processed CIGS solar cells using scalable Ag NWs/AZO-based transparent electrodes.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 8 (26), 16640-16648 (2016).</li>
<li>Jang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cu%28In%2CGa%29Se2+thin+film+solar+cells+with+solution+processed+silver+nanowire+composite+window+layers%3A+buffer%2Fwindow+junctions+and+their+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Solar+Energy+Materials+and+Solar+Cells%22%5BJournal%5D)">Cu(In,Ga)Se2 thin film solar cells with solution processed silver nanowire composite window layers: buffer/window junctions and their effects.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 170, 60-67 (2017).</li>
<li>Chung, C. -H., Bob, B., Song, T. -B., Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current-voltage+characteristics+of+fully+solution+processed+high+performance+CuIn%28S%2CSe%292+solar+cells%3A+crossover+and+red+kink%5BTitle%5D)+AND+%22Solar+Energy+Materials+and+Solar+Cells%22%5BJournal%5D)">Current-voltage characteristics of fully solution processed high performance CuIn(S,Se)2 solar cells: crossover and red kink.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 120, 642-646 (2014).</li>
<li>Lee, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robust+nanoscale+contact+of+silver+nanowire+electrodes+to+semiconductors+to+achieve+high+performance+chalcogenide+thin+film+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Energy%22%5BJournal%5D)">Robust nanoscale contact of silver nanowire electrodes to semiconductors to achieve high performance chalcogenide thin film solar cells.</a> Nano Energy. 53, 675-682 (2018).</li>
</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Beachten Sie, dass die Abscheidungszeit der 2. CdS-Schicht optimiert werden muss, um die optimale Zellleistung zu erzielen. Mit zunehmender Abscheidungszeit nimmt die Dicke der 2. CdS-Schicht zu, so dass sich der elektrische Kontakt verbessert. Eine weitere Ablagerung der2. CdS-Schicht führt jedoch zu einer dickeren Schicht, die die Lichtabsorption reduziert, und die Geräteeffizienz wird verringert. Wir erreichten die beste Zellleistung mit 10 min Abscheidungszeit für die2. CdS...

Silber-Nanodraht-Netzwerke (AgNW) wurden als Alternative zu indium zinnoxid (ITO) transparenten Dünnschichten aufgrund ihrer Vorteile gegenüber herkömmlichen transparenten Leitoxiden (TCOs) in Bezug auf niedrigere Verarbeitungskosten und bessere mechanische Flexibilität. Lösungsbearbeitete AgNW-Netzwerk-Transparente Leitungselektroden (TCEs) wurden daher in Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) Dünnschicht-Solarzellen1,2,3,4,5 eingesetzt , 6. Lösungsbearbeitete AgNW-TCEs werden in der Regel in Form von Embedded-AgNW- oder Sandwich-AgNW-Strukturen in einer leitfähigen Matrix wie PEDOT:PSS, ITO, ZnO, etc. hergestellt7,8,9, 10,11 Die Matrixschichten können die Erfassung der Ladungsträger in den leeren Räumen des AgNW-Netzes verbessern.
Die Matrixschichten können jedoch Grenzflächendefekte zwischen der Matrixschicht und der zugrunde liegenden CdS-Pufferschicht in CIGS-Dünnschicht-Solarzellen12,13erzeugen. Die Grenzflächendefekte verursachen oft einen Knick in der Stromdichte-Spannungskurve (J-V), was zu einem niedrigen Füllfaktor (FF) in der Zelle führt, was die Leistung von Solarzellen beeinträchtigt. Wir hatten zuvor eine Methode zur Behebung dieses Problems gemeldet, indem eine zusätzliche dünne CdS-Schicht (2. CdS-Schicht) selektiv zwischen den AgNWs und der CdS-Pufferschicht14abgelegt wurde. Durch die Einbindung einer zusätzlichen CdS-Schicht wurden die Kontakteigenschaften im Knoten zwischen den AgNW- und CdS-Layern verbessert. Folglich wurde die Trägersammlung im AgNW-Netzwerk erheblich verbessert und die Zellleistung verbessert. In diesem Protokoll beschreiben wir das experimentelle Verfahren zur Herstellung eines robusten elektrischen Kontakts zwischen dem AgNW-Netzwerk und der CdS-Pufferschicht mit einer 2. CdS-Schicht in einer CIGS-Dünnschicht-Solarzelle.

<table><tbody><tr><td>Mo</td><td>Materion</td><td>Reinheit: 3N5</td><td>Mo Sputtern</td></tr><tr><td>Cu</td><td>5N Plus</td><td>Reinheit: 4N7</td><td>CIGS Abscheidung</td></tr><tr><td>In</td><td>5N Plus</td><td>Reinheit: 5N</td><td>CIGS Abscheidung</td></tr><tr><td>Ga</td><td>5N Plus</td><td>Reinheit: 5N</td><td>CIGS Abscheidung</td></tr><tr><td>Se</td><td>5N Plus</td><td>Reinheit: 5N</td><td>CIGS Abscheidung</td></tr><tr><td>Ammoniumacetat</td><td>Alfa Aesar</td><td>11599</td><td>CdS-Reaktionslösung</td></tr><tr><td>Ammoniumhydroxid</td><td>Alfa Aesar</td><td>L13168</td><td>CdS-Reaktionslösung</td></tr><tr><td>Cadmiumacetat-Dihydrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>289159</td><td>CdS-Reaktionslösung</td></tr><tr><td>Thioharnstoff</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8656</td><td>CdS-Reaktionslösung</td></tr><tr><td>Silber Nanodraht</td><td>ACSMaterielle</td><td>AgNW-L30</td><td>AgNW-Dispersion</td></tr></tbody></table>

herstellung eines robusten nano-kontakts zwischen einer silber-nanodrahtelektrode und einer cds-pufferschicht in cu(in,ga)se2 dünnschicht-solarzellen

Fabrication of Robust Nanoscale Contact between a Silver Nanowire Electrode and CdS Buffer Layer in Cu(In,Ga)Se2 Thin-film Solar Cells

Silber Nanodraht transparente Elektroden wurden als Fensterschichten für Cu(In,Ga)Se2 Dünnschicht-Solarzellen verwendet. Bare Silber NanodrahtElektroden führen in der Regel zu sehr schlechten Zellleistung. Das Einbetten oder Sandwichen von Silber-Nanodrähten mit mäßig leitfähigen transparenten Materialien wie Indiumzinnoxid oder Zinkoxid kann die Zellleistung verbessern. Die lösungsverarbeiteten Matrixschichten können jedoch eine erhebliche Anzahl von Grenzflächendefekten zwischen transparenten Elektroden und dem CdS-Puffer verursachen, was schließlich zu einer geringen Zellleistung führen kann. Dieses Manuskript beschreibt, wie ein robuster elektrischer Kontakt zwischen einer silbernen Nanodrahtelektrode und der darunter liegenden CdS-Pufferschicht in einer Cu(In,Ga)Se 2-Solarzelle hergestellt wird, was eine hohe Zellleistung mit matrixfreiem Silber-Nanodraht transparent ermöglicht. Elektroden. Die nach unserer Methode hergestellte matrixfreie Silber-Nanodrahtelektrode beweist, dass die Ladungsträger-Sammelfähigkeit von Silber-Nanodraht-Elektroden-basierten Zellen so gut ist wie die von Standardzellen mit gesputterter ZnO:Al/i-ZnO, solange die Silber-Nanodrähte und CdS haben hochwertigen elektrischen Kontakt. Der hochwertige elektrische Kontakt wurde durch die Ablagerung einer zusätzlichen CdS-Schicht von bis zu 10 nm auf die Silber-Nanodrahtoberfläche erreicht.

Die Schichtstrukturen der CIGS-Solarzellen mit (a) Standard ZnO:Al/i-ZnO und (b) AgNW TCE sind in Abbildung 3dargestellt. Die Oberflächenmorphologie von CIGS ist rau, und zwischen der AgNW-Schicht und der zugrunde liegenden CdS-Pufferschicht kann sich ein nanoskaliger Spalt bilden. Wie in Abbildung 3Ahervorgehoben, kann die 2. CdS-Schicht selektiv auf die nanoskaligen Lücke abgelagert werden, um einen stabilen elektrischen Kontak...

In diesem Protokoll beschreiben wir das detaillierte experimentelle Verfahren zur Herstellung eines robusten nanoskaligen Kontakts zwischen einem Silber-Nanodraht-Netzwerk und cdS-Pufferschicht in einer CIGS-Dünnschicht-Solarzelle.

Herstellung eines robusten Nano-Kontakts zwischen einer Silber-Nanodrahtelektrode und einer CdS-Pufferschicht in Cu(In,Ga)Se2 Dünnschicht-Solarzellen

Silver nanowire transparent electrodes have been employed as window layers for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells. Bare silver nanowire electrodes ...

Silber-Nanodraht-Netzwerke sind eine neue Technologie, um traditionelle transparente leitfähige Oxide in der Dünnschicht-Solarzellenanwendung zu ersetzen. Der elektrische Kontakt zur darunter liegenden Schicht war jedoch ein Problem. Unser Protokoll ist eine einfache Prozessmethode zur Verbesserung der elektrischen Kontakteigenschaft zwischen dem Silber-Nanodraht-Netzwerk und der zugrunde liegenden CdS-Pufferschicht in CIGS-Dünnschicht-Solarzellen.Unsere Methode ist ein sehr einfacher, reproduzierbarer und kostengünstiger lösungsbasierter Prozess. Es ist auch vergleichbar mit dem bestehenden lösungsbasierten Verfahren, Um CIGS Dünnschicht-Solarzellen herzustellen. Zuerst reinigensie Glassubstrate in ein GLEICHstrommagnetron laden und abpumpen, um viermal 10 bis minus sechs Torr zu blasen.Durchfluss Argongas, und stellen Sie den Arbeitsdruck auf 20 Millitorr. Schalten Sie das Plasma ein, und erhöhen Sie die Gleichstromleistung auf drei Kilowatt. Nach drei Minuten Vorspritzen für die Zielreinigung beginnen Sie mit der Molybdänabscheidung, bis die Molybdänschichtdicke etwa 350 Nanometer erreicht.Stellen Sie als Nächstes den Arbeitsdruck auf 15 Millitorr ein, während die Ausgangsleistung bei 3 Kilowatt bleibt. Setzen Sie die Molybdänabscheidung fort, bis die Gesamtdicke von Molybdän etwa 750 Nanometer erreicht. Das molybdän beschichtete Glas unter einem Vakuum unter 5 mal 10 bis minus 6 Torr in einen vorgeheizten Co-Verdampfer laden.Stellen Sie die Temperaturen der Indium-, Gallium- und Selenergusszellen ein, die Abscheidungsraten von 2,5, 1,3 bzw. 15 Angstroms pro Sekunde ergeben. Überprüfen Sie die Abscheidungsraten mit der Quarzkristall-Mikrobalance-Technik. Beginnen Sie, Indium, Gallium und Selen auf das Molybdän-beschichtete Glas zu liefern, um eine ein Mikrometer dicke Indium-Gallium-Selen-Vorläuferschicht bei einer Substrattemperatur von 450 Grad Celsius zu bilden.Nach 15 Minuten die Indium- und Galliumvorräte stoppen und die Substrattemperatur auf 550 Grad Celsius erhöhen. Als nächstes beginnen Sie, Kupfer auf den Indium-Gallium-Selen-Vorläufer zu liefern und weiterzumachen, bis das Kompositionsverhältnis von Kupfer zu Indium+Gallium 1,15 erreicht. Beenden Sie die Lieferung von Kupfer und verdampfen Sie das Indium und Gallium wieder mit den gleichen Abscheidungsraten wie die erste Stufe, um eine ca. 2 Mikrometer dicke CIGS-Folie mit einem Kupfer-Indium+Gallium-Kompositionsverhältnis von 0,9 zu bilden.Halten Sie die Selenabscheidungsrate und Substrattemperatur bei 15 Angstroms pro Sekunde bzw. 550 Grad Celsius. Um eine vollständige Reaktion zu gewährleisten, wird die abgelagerte CIGS-Folie unter Umgebungsselen für 5 Minuten bei einer Substrattemperatur von 550 Grad Celsius anneal. Verringern Sie die Substrattemperatur unter Umgebungsselen auf 450 Grad Celsius, und entladen Sie dann das abgelagerte CIGS-Substrat, wenn die Substrattemperatur unter 250 Grad Celsius liegt.Bereiten Sie eine Cadmiumsulfid-Reaktionsbadlösung in einem 250-Milliliter-Becher vor, indem Sie deionisiertes Wasser, Cadmiumacetat-Dihydrat, Thiourea und Ammoniumacetat hinzufügen. Rühren Sie die Lösung für mehrere Minuten, bis homogen. 3 Milliliter Ammoniumhydroxid in die Badlösung geben und 2 Minuten rühren.Als nächstes legen Sie die CIGS-Probe mit einem Teflon-Probenhalter in die Reaktionsbadlösung. Legen Sie das Reaktionsbad in ein Wasserwärmebad, das bei 65 Grad Celsius gehalten wird. Rühren Sie die Reaktionsbadlösung bei 200 RPM während des Abscheidungsprozesses, so dass die Reaktion 20 Minuten lang fortgesetzt werden kann, um eine ca. 70-80 Nanometer Cadmiumsulfidpufferschicht auf dem CIGS zu erzeugen.Nach der Reaktion die Probe aus dem Reaktionsbad entfernen, mit einem Fluss von entionisiertem Wasser waschen und mit Stickstoffgas trocknen. Die Probe 30 Minuten lang bei 120 Grad Celsius auf einer vorgeheizten Kochplatte anspeisen. Bereiten Sie eine 1-Milligramm-pro-Milliliter-Silber-Nanodrahtdispersion vor, indem Sie 90 Milliliter Ethanol mit 1 Milliliter einer 20-Milligramm-pro-Milliliter-Silber-basierten Silber-Nanodrahtdispersion auf Ethanolbasis mischen.Gießen Sie 0,2 Milliliter der verdünnten Silber-Nanodrahtdispersion auf eine Cadmiumsulfid-CIGS-Probe, um die gesamte Oberfläche zu bedecken, und drehen Sie die Probe 30 Sekunden lang bei 1000 Umdrehungen. Anschließend die Silbernanodrähte dreimal verschichten. Nach der Spin-Beschichtung die Probe bei 120 Grad Celsius für 5 Minuten auf einer vorgeheizten Kochplatte annealieren.Bereiten Sie eine neue Cadmiumsulfid-Reaktionsbadlösung wie zuvor beschrieben vor. Cadmiumsulfid wie zuvor beschrieben ablagern, außer die Reaktionszeit bei Bedarf ändern. Charakterisieren Sie nun die Oberflächenmorphologie von Cadmiumsulid-beschichteten Silber-Nanodrähten durch optische Mikroskopie.Messen Sie die Leistung von Solarzellen mit einer Stromspannungsquelle, die mit einem Solarsimulator ausgestattet ist. Die Schichtstrukturen der CIGS-Solarzellen mit Standard-Aluminium-dotiertem Zinkoxid auf intrinsischen Zinkoxid und Silber-Nanodraht-Netzwerk transparent leitenden Elektroden werden hier gezeigt. Die zweite Cadmiumsulfidschicht kann selektiv auf den nanoskaligen Spalt abgelagert werden, um einen stabilen elektrischen Kontakt zu erzeugen.Hier werden Querschnitts-Transmissionselektronenmikroskopiebilder entlang der zweiten Cadmiumsulfidschicht gezeigt, die sich auf dem Silber-Nanodraht-Netzwerk auf der Cadmiumsulfid-CIGS-Struktur und über die zweite Cadmiumsulfidschicht, die auf dem Silber-Nanodraht-Netzwerk abgelagert ist, ablagert. Die zweite Cadmiumsulfidschicht wird gleichmäßig auf der Oberfläche der Silber-Nanodrähte abgelagert und die Cadmiumschicht auf der Kernschalen-Silber-Nanodrahtstruktur hergestellt. Die zweite Cadmiumsulfidschicht füllt die Luftspalte zwischen den Cadmiumpuffer- und Silber-Nanodrahtschichten, und ein stabiler elektrischer Kontakt wird erreicht.Hier wird die Geräteleistung einer CIGS-Dünnschicht-Solarzelle mit blanken Silber-Nanodrähten und die Cadmiumsulfidschicht auf der Kernschalen-Silber-Nanodraht-Transparent-Leitelektroden gezeigt. Durch instabilen elektrischen Kontakt hat die Zelle mit blanken Silber-Nanodrähten eine schlechte Geräteleistung. Die Ablagerung einer zweiten Cadmiumschicht verbessert die Zellleistung erheblich.Der wichtigste Schritt in unserem Protokoll ist die Herstellung einer zweiten CdS-Schicht im Silber-Nanodraht-Netzwerk. Die unterschiedliche Zeit kann durch Messung der Geräteleistung der CIGS Dünnschicht-Solarzelle optimiert werden. Wir schlagen eine Methode zur Herstellung robuster nanoskaliger elektrischer Kontakte im CIGS-System vor.Wir glauben, dass unsere Methode auf andere Solarzellensysteme angewendet werden kann, die eine Verbesserung der elektrischen Kontakteigenschaften erfordern.

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Forschung

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Ingenieurwesen

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Bewertung des plasmonischen Transports in stromführenden Silbernanodrähten

Es werden Verfahren zur Herstellung segmentierter und koaxialer Nanodrähte durch schablonierte Elektrodeposition in Nanoporen beschrieben. Als Beispiele wurden segmentierte Nanodrähte hergestellt, die aus Ag- und ZnO-Segmenten bestehen, und koaxiale Nanodrähte, die aus einerTiO2-Schale und einem Ag-Kern bestehen. Die Nanodrähte wurden in photokatalytischen Wasserstoffbildungsexperimenten verwendet.

Herstellung und Verwendung von photokatalytisch aktiven segmentierte Ag | ZnO und TiO Koaxial<sub&gt; 2</sub&gt; Ag-Nanodrähte Hergestellt von gestützte Elektrochemische Abscheidung

Eine praktikable Transferdruck-basierte Methode zur Einführung plasmonischer Metallnanostrukturen in Solarzellen wird beschrieben.  Unter Verwendung von Nanosäulen-Poly(dimethylsiloxan)-Stempeln wurde ein Ag-basiertes geordnetes Nanodisk-Array in standardmäßige hydrierte mikrokristalline Si-Solarzellen integriert, was zu einer verbesserten Geräteleistung aufgrund des plasmonischen Lichteinfangs führte.

Integration of Light Trapping Silber-Nanostrukturen in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells durch Transferdruck

Hier präsentieren wir ein Protokoll für die Synthese von Zn 1-x Mg x O / Cu 2 O - Hetero in Freiluft bei niedriger Temperatur über Atmosphärendruck räumliche Atomlagenabscheidung (AP-SALD) Zn 1-x Mg x O auf Kupferoxid. Solche hochwertige konforme Metalloxide können durch dieses billig und skalierbares Verfahren auf einer Vielzahl von Substraten, einschließlich Kunststoffen gezüchtet werden.

Verbesserte Qualität Hetero in Cu<sub&gt; 2</subSolarzellen durch die Optimierung der Atmosphärendruck Spatial Atomic Layer&gt; O-basierte Hinterlegt<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; x</sub&gt; O

Eine einfache Synthesemethode wird verwendet, um Silber-Nanodraht-Dünnschichten chemisch zu löten, um hochdehnbare und leitfähige Metallleiter herzustellen.

Ein Herstellungsverfahren für hochverstreckbare Leiter mit Silber Nanodrähte

Dieses Protokoll beschreibt die Synthese und die Lösungsabscheidung von anorganischen Nanokristalle Schicht für Schicht-Dünnfilm-Elektronik auf nichtleitenden Oberflächen zu erzeugen. Solvent-stabilisierten Tinten können folgende nach der Abscheidung Ligandenaustausch und Sintern komplette Photovoltaik-Anlagen auf Glassubstraten durch Spin und Spritzbeschichtung erzeugen.

Die Herstellung von Voll Lösung verarbeitet Anorganische Nanokristalline Photovoltaik-Anlagen

Zwei "Kombinierten Stresstest mit in Situ Messung" Setups, die Echtzeit-Überwachung von beschleunigten Abbau von Solarzellen und-Modulen ermöglichen, wurden entworfen und gebaut. Diese Einstellungen ermöglichen die gleichzeitige Verwendung von Luftfeuchtigkeit, Temperatur, elektrische Vorurteile und Beleuchtung so unabhängig gesteuert Stressfaktoren. Die Setups und verschiedene Experimente ausgeführt werden vorgestellt.

In Situ Überwachung von der beschleunigten Leistungsabfall von Solarzellen und Modulen: eine Fallstudie für Cu (In, Ga) Se2 Solarzellen

Dieses Papier zielt darauf ab, eine Methode zur Bildung von glatten und gut kontrollierten Folien aus Silberchlorid (AgCl) mit einer bestimmten Abdeckung auf dünnen Silberelektroden zu präsentieren.

Herstellung von Dünnschichtsilber/Silberchloridelektroden mit fein kontrollierten einlagigen Silberchlorid

Diese Arbeit beschreibt den kompletten Herstellungsprozess von dünnabsorbierten Cadmiumselselentellurid/Cadmiumtellurid-Photovoltaikgeräten für eine höhere Effizienz. Das Verfahren nutzt ein automatisiertes Inline-Vakuumsystem zur Nahraumsublimationsablagerung, das skalierbar ist, von der Fertigung von kleinräumigen Forschungsgeräten bis hin zu großflächigen Modulen.

Nahraumsublimations-Deposited Ultra-Thin CdSeTe/CdTe Solar cells für verbesserte Kurzschlussstromdichte und Photolumineszenz

Erfahren Sie eine einfache Methode zur Verbesserung des elektrischen Kontakts zwischen Silber-Nanodraht-Netzwerk und CdS-Pufferschicht in CIGS-Dünnschicht-Solarzellen. Diese reproduzierbare Lösung steigert die Effizienz erneuerbarer Energien.

Herstellung eines robusten Nano-Kontakts zwischen einer Silber-Nanodrahtelektrode und einer CdS-Pufferschicht in Cu(In,Ga)Se2 Dünnschicht-Solarzellen (Video) | JoVE Journal

Herstellung eines robusten Nano-Kontakts zwischen einer Silber-Nanodrahtelektrode und einer CdS-Pufferschicht in Cu(In,Ga)Se₂ Dünnschicht-Solarzellen

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