הייצור של הקשר ננו בקנה מידה חזק בין אלקטרודות כסף ננו ושכבת מאגר תקליטורים Cu (ב, Ga) Se₂ דק-סרט תאים סולריים

רשתות nanowire כסף הן טכנולוגיה מתפתחת להחליף תחמוצות מוליך שקוף מסורתי ביישום תאים סולאריים סרט דק. עם זאת, המגע החשמלי לשכבה המשמשת כבסיס היווה בעיה. הפרוטוקול שלנו הוא שיטת תהליך פשוטה כדי לשפר את רכוש מגע חשמלי בין רשת nanowire כסף שכבת חיץ CdS הבסיסית CIGS דק סרט תאים סולריים.

השיטה שלנו היא תהליך מאוד פשוט, ניתן לשחזור וזול המבוסס על פתרון. זה גם דומה לתהליך מבוסס פתרון קיים, כדי להמציא CIGS סרט דק תאים סולריים. ראשית, לטעון מצעי זכוכית ניקה לתוך מגנטרון DC, ולשאוב למטה לפוצץ ארבע פעמים 10 למינוס שש טור.

תזרים גז ארגון, ותפעיל לחץ עבודה ל-20 מיליטר. הפעל את הפלזמה, ולהגדיל את כוח פלט DC לשלושה קילוואט. לאחר טרום sputtering שלוש דקות לניקוי היעד, להתחיל את התצהיר מוליבדן עד עובי הסרט מוליבדן מגיע כ 350 ננומטר.

לאחר מכן, הגדר את לחץ העבודה ל-15 מילימטר, תוך שמירה על כוח הפלט ב-3 קילוואט. לחדש את התצהיר מוליבדן עד העובי הכולל של מוליגדן מגיע כ 750 ננומטר. טען את הזכוכית מצופה מוליבדן לתוך מאד משותף שחומם מראש תחת ואקום נמוך מ 5 פעמים 10 למינוס 6 טור.

הגדר את הטמפרטורות של אינדיום, גליום, תאים תפוקת סלניום מניב שיעורי תצהיר של 2.5, 1.3, ו 15 אנגסטרום לשנייה, בהתאמה. בדוק את שיעורי התצהיר באמצעות טכניקת מיקרו איזון גביש קוורץ. התחל לספק אינדיום, גליום וסלניום על הזכוכית מצופה מוליבדנום כדי ליצור שכבת אינדיום-גליום-סלניום-מבשר בעובי של מיקרומטר אחד בטמפרטורת מצע של 450 מעלות צלזיוס.

לאחר 15 דקות, לעצור את אספקת אינדיום גליום ולהגדיל את טמפרטורת המצע ל 550 מעלות צלזיוס. לאחר מכן, להתחיל לספק נחושת על מבשר אינדיום-גליום-סלניום ולהמשיך עד יחס נחושת לאנדיום + גליום קומפוזיציה של הסרט מגיע 1.15. להפסיק לספק נחושת ולאדות את אינדיום וגליום שוב עם שיעורי תצהיר זהים לשלב הראשון כדי ליצור סרט CIGS בעובי 2 מיקרומטר בקירוב עם יחס קומפוזיציה נחושת לאנדיום + גליום של 0.9.

שמור על קצב התצהיר סלניום וטמפרטורת המצע ב 15 אנגסטרום לשנייה ו 550 מעלות צלזיוס, בהתאמה. על מנת להבטיח תגובה מלאה, anneal הסרט CIGS שהופקד תחת סלניום הסביבה במשך 5 דקות בטמפרטורת מצע של 550 מעלות צלזיוס. להקטין את טמפרטורת המצע ל 450 מעלות צלזיוס תחת סלניום הסביבה, ולאחר מכן לפרוק את המצע שהופקד CIGS כאשר טמפרטורת המצע הוא מתחת 250 מעלות צלזיוס.

הכן פתרון אמבט תגובת קדמיום גופרתי בבקבוק 250 מיליליטר, על ידי הוספת מים deionized, קדמיום אצטט דיהידרט, thiourea, אמוניום אצטט. מערבבים את הפתרון במשך כמה דקות עד הומוגני. מוסיפים 3 מיליליטר של אמוניום הידרוקסיד לתסיר האמבטיה ומערבבים במשך 2 דקות.

לאחר מכן, מניחים את דגימת CIGS לתוך פתרון אמבט התגובה באמצעות מחזיק מדגם טפלון. מניחים את אמבט התגובה לתוך אמבט חום מים, מתוחזק ב 65 מעלות צלזיוס. מערבבים את פתרון אמבט התגובה ב 200 סל"ד במהלך תהליך התצהיר, המאפשר את התגובה להמשיך במשך 20 דקות כדי ליצור כ 70-80 ננומטר קדמיום סולפיד חיץ שכבה על CIGS.

לאחר התגובה, להסיר את המדגם מן אמבט התגובה, לשטוף עם זרימה של מים deionized, ויבש עם גז חנקן. Anneal המדגם ב 120 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות על hotplate שחומם מראש. הכן פיזור ננו-חוט כסף 1 מיליגרם למיליליטר על ידי ערבוב 90 מיליליטר של אתנול עם מיליליטר אחד של פיזור ננו-חוט כסף על בסיס אתנול 20 מיליגרם למיליליטר.

יוצקים 0.2 מיליליטר של פיזור nanowire כסף מדולל על מדגם CIGS קדמיום גופרתי, כדי לכסות את פני השטח כולו, ולסובב את המדגם ב 1000 סל"ד במשך 30 שניות. בעקבות זאת, ספין-מעיל nanowires כסף 3 פעמים. לאחר ציפוי ספין, anneal המדגם ב 120 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות על hotplate שחומם מראש.

הכינו פתרון חדש לאמבט תגובת קדמיום גופרתי כפי שתואר קודם לכן. הפקדת קדמיום גופרתי כמתואר לעיל, למעט לשנות את זמן התגובה, לפי הצורך. עכשיו, לאפיין את מורפולוגיה פני השטח של ננו-חוטי כסף מצופים קדמיום גופרתי על ידי מיקרוסקופיה אופטית.

למדוד את ביצועי התא הסולארי באמצעות מקור מתח זרם מצויד סימולטור סולארי. מבני השכבה של התאים הסולאריים CIGS עם תחמוצת אבץ סטנדרטית עם סימום אלומיניום על תחמוצת אבץ פנימית ואלקטרודות מוליכת ננו-חוט כסף מוצגים כאן. שכבת קדמיום גופרתי השנייה יכולה להיות מופקדת באופן סלקטיבי על הפער הננומטרי כדי ליצור מגע חשמלי יציב.

תמונות מיקרוסקופיות אלקטרונים מעבר חתך, לאורך שכבת קדמיום סולפיד השנייה, שהופקדו ברשת nanowire כסף על מבנה CIGS קדמיום סולפיד, ועל פני שכבת קדמיום סולפיד השנייה שהופקדה ברשת nanowire כסף, מוצגים כאן. שכבת קדמיום גופרתי השנייה מופקדת באופן אחיד על פני השטח של nanowires כסף ואת שכבת קדמיום על מבנה ננו-חוט כסף מעטפת הליבה מיוצר. שכבת קדמיום גופרתי השנייה ממלאת את פערי האוויר בין חיץ קדמיום לשכבות ננו-חוט כסף, ומגע חשמלי יציב מושג.

ביצועי המכשיר של CIGS סרט דק תא סולארי עם nanowires כסף חשוף, ואת שכבת קדמיום סולפיד על core-shell כסף nanowire שקוף מוליכת אלקטרודות מוצג כאן. בשל מגע חשמלי לא יציב התא עם nanowires כסף חשוף יש ביצועים ירודים המכשיר. תצהיר של שכבת קדמיום שנייה משפר מאוד את ביצועי התא.

הצעד החשוב ביותר בפרוטוקול שלנו הוא להמציא שכבת CdS שנייה ברשת nanowire הכסף. הזמן המתפצל יכול להיות אופטימיזציה על ידי מדידת ביצועי המכשיר של CIGS סרט דק תא סולארי. אנו מציעים שיטה לפברק מגע חשמלי חזק בקנה מידה ננו במערכת CIGS.

אנו מאמינים שניתן ליישם את השיטה שלנו על מערכות אחרות של תאים סולריים, הדורשות שיפור של תכונות מגע חשמליות.