Name: הייצור של הקשר ננו בקנה מידה חזק בין אלקטרודות כסף ננו ושכבת מאגר תקליטורים Cu (ב, Ga) Se2 דק-סרט תאים סולריים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-19T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 1 s
Description: חקור שיטה פשוטה וחוזרת לשיפור המגע החשמלי ברשתות ננו-חוטי כסף בשכבת מאגר CdS בתאים סולריים דקי-סרט מסוג CIGS. השיטה מציעה פתרון חסכוני ויעיל לייצור תאים סולריים מתקדמים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה נתמך על ידי תוכנית מחקר ופיתוח של הבית של קוריאה מכון לחקר האנרגיה (B9-2411) ואת התוכנית המדע הבסיסי למחקר באמצעות קרן המחקר הלאומי של קוריאה (NRF) ממומן על ידי משרד ה חינוך (גרנט NRF-2016R1D1A1B03934840).

1. הכנת זכוכית מצופה מו על ידי התזה של מגנטרון DC
<ol><li>לטעון מצעים זכוכית מנוקה לתוך מגנטרון DC ו משאבה מטה למטה למטה 4 x 10-6 Torr.</li>
	<li>לזרום גז ולהגדיר את הלחץ פועל 20 mTorr.</li>
	<li>הפעל את הפלזמה והגדל את כוח הפלט DC ל-3 kW.</li>
	<li>לאחר התזה מראש של 3 דקות עבור ניקוי היעד, להתחיל את התצהיר מו עד עובי הסרט מו מגיע כ 350 ננומטר.</li>
	<li>הגדר את הלחץ פועל 15 mTorr תוך שמירה על אותו כוח פלט (כלומר, 3 kW).</li>
	<li>לחדש את התצהיר של מו עד העובי הכולל של מו מגיע כ 750 ננומטר.</li>
</ol>2. סיגריות בולם שכבה התצהיר באמצעות התאיידות תלת-שלבית
<ol><li>טען מו-מצופה זכוכית לתוך מפזר מראש מחומם תחת ואקום נמוך יותר 5 x 10-6 Torr.</li>
	<li>הגדר את הטמפרטורות של In, Ga, ו Se התאים מניבים מניב שיעורי התצהיר של 2.5 Å/s, 1.3 Å/s, ו 15 Å/s, בהתאמה.<ol>
<li>בדוק את שיעורי התצהיר באמצעות טכניקת המיקרו-איזון של גביש הקוורץ (QCM). שיעורי התצהיר תלויים בטמפרטורת הקבע של תאי היתוך וכמות החומרים בתאים האפופיוז.</li>
	</ol>
</li>
	<li>התחל לספק, Ga ו-Se על הזכוכית מצופה מו כדי ליצור 1 μm-עבה (ב, Ga)xSe שכבה קודמן בטמפרטורת המצע של 450 ° c. זמן התצהיר הוא 15 דקות (כלומר, 1 בשלב הראשון).</li>
	<li>לעצור את האספקה ב-Ga ולהגדיל את טמפרטורת המצע ל 550 ° c.</li>
	<li>התחל לספק Cu (שיעור התצהיר: 1.5 Å/s) על (ב, Ga) xSe הקודמן ולהמשיך עד Cu/(ב + ga) יחס הלחנה של הסרט מגיע 1.15. שימו לב ששיעור התצהיר של Se מתוחזק ב-15 Å/ s דרך השלב השני (כלומר, שלב 2).</li>
	<li>להפסיק לספק Cu ו להתאדות ב ו-Ga שוב עם אותם שיעורי התצהיר כמו השלב 1 לבסוף טופס בערך 2 μm-עבה הסרט סיגריות עם Cu/(בתוך + Ga) יחס הלחנה של 0.9. שמור על שיעור התצהיר וטמפרטורת המצע ב -15 Å/s ו-550 ° c, בהתאמה. זמן התצהיר של שלב זה הוא 4 דקות (כלומר 3 השלב השלישי).</li>
	<li>על מנת להבטיח תגובה מלאה, לספח את הסרט סיגריות הופקד תחת הסביבה Se (15 Å/s) עבור 5 דקות בטמפרטורת המצע של 550 ° c.</li>
	<li>לצנן את טמפרטורת המצע ל 450 ° c תחת הסביבה Se (15 Å/s) ולאחר מכן לפרוק את המצע סיגריות הופקד כאשר טמפרטורת המצע היא מתחת 250 ° c.</li>
</ol>3. צמיחה של שכבת מאגר תקליטורים על שכבת סיגריות בולם באמצעות שיטת הסבת האמבט הכימי (CBD)
<ol><li>להכין את התקליטורים התגובה אמבטיה הפתרון בגביע 250 mL על ידי הוספת 97 mL של די מים, 0.079 g של תקליטור (CH3קו)2· 2h2O, 0.041 g של NH2CSNH2, ו 0.155 g של CH3קונאן4. מערבבים את הפתרון למשך מספר דקות כדי לערבב. ודא כי כל מסיסות הוסיף הם התפרקה לחלוטין.</li>
	<li>הוסף 3 מ ל של NH4הו (28% NH3) לתוך הפתרון אמבטיה ומערבבים את הפתרון עבור 2 דקות. איור 1 מציג את ההתקנה הניסיונית של CBD עבור תקליטורים.</li>
	<li>לשים את הדגימה סיגריות לתוך הפתרון אמבט התגובה באמצעות מחזיק לדוגמה טפלון.</li>
	<li>לשים את האמבטיה התגובה לתוך האמבטיה חום מים מתוחזק ב 65 ° צ' ומערבבים את הפתרון אמבטיה התגובה ב 200 rpm באמצעות סרגל מגנטי במהלך תהליך התצהיר.</li>
	<li>להגיב על 20 דקות כדי להפיק כ 70 כדי 80 ננומטר שכבת המאגר על סיגריות.</li>
	<li>לאחר התגובה, להסיר את הדגימה מתוך האמבטיה התגובה, לשטוף עם זרימת של מים DI, יבש עם N2 גז.</li>
	<li>אנאל המדגם ב 120 ° c עבור 30 דקות על צלחת חמה.</li>
</ol>4. הייצור של רשת AgNW TCE
<ol><li>הכנת פיזור AgNW מדולל (1 מ"ג/mL) על ידי ערבוב 19 מ ל אתנול עם 1 מ ל של מבוסס אתנול שנרכש מבוססי (20 מ"ג/mL).</li>
	<li>יוצקים 0.2 mL של פיזור AgNW מדולל על תקליטורים/סיגריות לדוגמה (2.5 ס"מ x 2.5 ס מ) כדי לכסות את כל המשטח של המדגם ולסובב את המדגם עם 1,000 סל ד עבור 30 s.</li>
	<li>חזור על שלב 4.2 לפי הצורך כדי להשיג את התכונות האופטיות והחשמליות הרצויות. . לסובב את המ, 3 x תמונת מיקרוסקופ אלקטרוני סריקה (SEM) של התמונה של המהדורה המקדימה של AgNW TCE מוצגת באיור 2.</li>
	<li>לאחר ציפוי ספין, לדגום את המדגם ב 120 ° c עבור 5 דקות על צלחת חמה.</li>
</ol>5. הפקדת שכבת התקליטורים 2
<ol><li>הכנת תקליטורים חדשים התגובה אמבטיה הפתרון כמתואר בשלב 3.1.</li>
	<li>הפקדה תקליטורים כמו בסעיף 3, מלבד לשנות את זמן התגובה לפי הצורך. הערה: אנו אופטימיזציה זמן התגובה, ו 10 דקות הביא את המכשיר סיגריות עם הביצועים הטובים ביותר. ההשפעה של 2 תקליטורים לתצהיר זמן על סיגריות סרט דק השמש התקן ביצועים ניתן למצוא בעבודה הקודמת שלנו14.</li>
</ol>6. שיטות אפיון
<ol><li>אפיון המבנה והציפוי הבין-מבנה של AgNWs ומצופי תקליטורים בפליטת שדה SEM ומיקרוסקופ אלקטרוני שידור (TEM).</li>
	<li>מדידת ביצועי תא סולארי באמצעות מקור מתח נוכחי מצויד סימולטור השמש (1,000 W/m2, Am 1.5 g).</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>

המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

שים לב שזמן התצהיר של שכבת התקליטוריםהשנייה חייב להיות מיטבי כדי להשיג את ביצועי התא המיטביים. ככל שהזמן מגדיל את הזמן, עובי השכבההשנייה של התקליטורים מגדיל, וכתוצאה מכך, המגע החשמלי ישתפר. עם זאת, הפקדת נוספת של 2 שכבת התקליטורים תגרום לשכבה עבה יותר המפחית את ספיגת האור, ויעילות ההתקן תפחית. השגנו את ביצועי התא הטוב ביותר עם 10 דקות של תצהיר זמן עבור 2 שכבת התקליטורים וקבע כי יעילות התא ירד עם פעמים תצהיר יותר.
כדי להעריך את השיטה שלנו, השוואנו את ...

הרשתות הכסוף (agnw) למדו בהרחבה כחלופה ל-תחמוצת בדיל (ITO) שקוף מנהל סרטים דקים בשל יתרונותיה של תחמוצות מוליך שקוף קונבנציונאלי (tcos) במונחים של עלות העיבוד הנמוכה ו גמישות מכנית טובה יותר. פתרון-מעובד הרשת AgNW שקוף מוליך אלקטרודות (TCEs) יש כך הועסק Cu (ב, Ga) Se2 (סיגריות) סרט דק תאים סולריים1,2,3,4,5 , 6. פתרון-מעובד agnw tces הם בדרך כלל מפוברק בצורה של מוטבע-agnw או סנדוויץ ' agnw מבנים במטריצה מוליך כגון pedot: pss, איטו, zno, וכו '7,8,9, 10,11 שכבות המטריצה יכולות לשפר את העובדה שאוסף נושאות המטען נמצא בחללים הריקים של רשת agnw.
עם זאת, שכבות מטריקס יכולים ליצור פגמים אינטרפנים בין שכבת מטריקס בבסיס תקליטורים מאגר שכבת בסיגריות הסרט דק תאים סולריים12,13. פגמים הפנים לעתים קרובות לגרום קינקיות בצפיפות הנוכחית מתח (J-V) עקומת, וכתוצאה מכך גורם מילוי נמוך (FF) בתא, אשר פוגעת בביצועי התא הסולארי. בעבר דיווחו על שיטה לפתרון בעיה זו על-ידי הפקדת באופן סלקטיבי שכבת תקליטורים דקים נוספים (שכבת תקליטורים 2) בין ה-agnws לבין שכבת מאגר התקליטורים14. שילוב של שכבת תקליטורים נוספים הגדילו את מאפייני איש הקשר בצומת שבין השכבות AgNW ו-CdS. כתוצאה מכך, אוסף המנשא ברשת AgNW השתפר מאוד וביצועי התא שופרו. בפרוטוקול זה, אנו מתארים את ההליך הניסיוני ליצירת מגע חשמלי חזק בין רשת AgNW לבין שכבת מאגר תקליטורים באמצעות שכבת תקליטורים 2 שכבה של סיגריות סרט דק השמש תא.

<table><tbody><tr><td>טוהר</td><td>חומר</td><td>: 3N5</td><td>Mo מקרטע</td></tr><tr><td>Cu</td><td>5N פלוס</td><td>טוהר: 4N7</td><td>תצהיר CIGS</td></tr><tr><td></td><td>ב-5N פלוס</td><td>טוהר: 5N</td><td>תצהיר CIGS</td></tr><tr><td>Ga</td><td>5N פלוס</td><td>טוהר: 5N</td><td>תצהיר CIGS</td></tr><tr><td>Se</td><td>5N פלוס</td><td>טוהר: 5N</td><td>תצהיר CIGS</td></tr><tr><td>אמוניום אצטט</td><td>אלפא Aesar</td><td>11599</td><td>תמיסת תגובה CdS</td></tr><tr><td>אמוניום הידרוקסיד</td><td>אלפא Aesar</td><td>L13168</td><td>תמיסת תגובה</td></tr><tr><td>CdS קדמיום אצטט דיהידראט</td><td>תמיסת תגובת CdS</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>289159</td></tr><tr><td>Thiourea</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8656</td><td>תמיסת תגובה CdS</td></tr> כסף <tr><td>ננו-חוט</td><td>ACSפיזור</td><td>AgNW-L30</td><td>AgNW</td></tr></tbody></table>

הייצור של הקשר ננו בקנה מידה חזק בין אלקטרודות כסף ננו ושכבת מאגר תקליטורים cu (ב, ga) se2 דק-סרט תאים סולריים

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

כסף שקוף ננו-שקיפות אלקטרודות המועסקים כשכבות חלון עבור Cu (ב, Ga) Se2 הסרט דק תאים סולאריים. אלקטרודות של ננו-חוט מכסף בדרך כלל. גורמות לביצועי תא מאוד ירודים הטבעה או הsandwiching נאנו-חוט באמצעות חומרים שקופים מוליך בינוני, כגון תחמוצת האינדיום או תחמוצת אבץ, יכול לשפר את ביצועי התא. עם זאת, שכבות המטריצה המעובדות על-ידי פתרון יכולות לגרום למספר משמעותי של פגמים בין האלקטרודות השקופות ומאגר התקליטורים, שיכול בסופו של דבר לגרום לביצועי תא נמוכים. כתב יד זה מתאר כיצד ליצור מגע חשמלי חזק בין אלקטרודה הפלזמה כסף ואת שכבת מאגר התקליטורים בבסיס Cu (ב, Ga) Se2 תא סולארי, המאפשר ביצועים בתאים גבוהים באמצעות מטריקס-ננו-חוט כסף שקוף אלקטרודות. האלקטרודות מטריצה כסף חינם, מפוברק על ידי השיטה שלנו מוכיחה כי החיוב-נושאת המטען של תאים מבוססי האלקטרודה הכסף של הפלזמה הוא טוב כמו זה של תאים סטנדרטיים עם הרוק zno: אל/אני-zno כל עוד הכסף ננו-חוט ו לתקליטורים יש מגע חשמלי באיכות גבוהה. המגע החשמלי באיכות גבוהה הושג על ידי הפקדת שכבת תקליטורים נוספת רזה כמו 10 ננומטר על פני השטח הכסוף של ננו-חוט.

מבנים שכבה של סיגריות השמש הסולארית עם (a) רגיל ZnO: אל/i-ZnO ו (ב) AgNW לספירה מוצגים באיור 3. המבנה של פני השטח של סיגריות הוא מחוספס, ופער ננו בקנה מידה יכול ליצור בין שכבת AgNW ואת שכבת מאגר התקליטורים הבסיסיים. כפי שמסומן באיור 3A, 2 שכבת התקליטורים השני יכול להיות מופקד באופן סלקטיבי על הפער ננוסקאלה כדי ליצור מגע חשמלי יציב. ההסבר המפורט על היווצרות מגע חשמלי ושיפור של תכונות חשמליות וביצועי המכשיר ניתן למצוא בה...

בפרוטוקול זה, אנו מתארים את ההליך הניסיוני המפורט לייצור של קשר ננו בקנה מידה חזק בין רשת פלזמה כסף ותקליטורים מאגר שכבה בסרט סיגריות דק השמש תא.

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

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

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.

fabrication-robust-nanoscale-contact-between-silver-nanowire

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

סיליקון polycrystalline סרט דק תאים סולריים על זכוכית מיוצרים על ידי הפקדת שכבות בורון וזרחן סיליקון מסוממים ואחריו פסיבציה, פגם גבישים ו metallisation. Plasmonic אור השמנה הוא הציג על ידי יצירת חלקיקים שמייצרת חברת על משטח סיליקון תא כתרים עם רפלקטור מתפזרת וכתוצאה מכך שיפור ~ פוטוני 45%.

סיליקון polycrystalline תאים סולאריים סרט דק עם plasmonic משופרת אור השמנה

אסטרטגיה כללית לפיתוח של הפרדת תשלום מרוכבים מוליכים למחצה ננו פריסה לייצור אנרגיה סולארית מוצגת. אנו מראים כי הרכבה של תחומי התורם acceptor ננו בגיאומטרית nanoparticle אחת מעורר פונקצית הפוטו, בעוד בתפזורת-heterojunctions של-acceptor תורם ננו סרטים יכול לשמש להמרת אנרגית פוטו.

קצירת אנרגיה סולארית באמצעות תשלום פרדת Nanocrystals והמוצק שלהם

ננו-חוטי כסף יכולים להעביר בו זמנית אלקטרונים ומידע אופטי בצורה של פלזמונים על פני השטח. מתואר כאן נוהל למימוש מעגלים משותפים כאלה והמגבלות בהפצת שני נושאי המידע מוערכות.

הערכת הובלה פלזמונית בננו-חוטי כסף נושאי זרם

פח גופרתי (SnS) הוא חומר מועמד לתאים סולאריים שאינם רעילים בשפע בכדור הארץ. כאן, אנו מדגימים את הליך הייצור של התאים הסולאריים SnS המשתמשים בתצהיר שכבה אטומית, המניב יעילות המרת הספק מאושרת של 4.36%, ואידוי תרמי המניב 3.88%.

מה שהופך את התאים סולריים שיא יעילות SNS על ידי אידוי תרמי ואטומית שכבת הפקדת

מתוארת מתודולוגיה מבוססת הדפסת העברה בת קיימא להכנסת ננו-מבני מתכת פלזמוניים בתאים סולאריים.  באמצעות חותמות פולי ננו-עמודים (דימתילסילוקסן), מערך ננו-דיסק מסודר מבוסס Ag שולב עם תאים סולאריים מיקרו-קריסטליים מוקשים סטנדרטיים, מה שהוביל לשיפור ביצועי המכשיר עקב לכידת אור פלזמונית.

שילוב של אור ננו-מבני כסף השמנה בתאים סולריים המוקשה Microcrystalline הסיליקון ידי העברת הדפסה

כאן אנו מציגים פרוטוקול סינתזה Zn 1-x Mg x O / Cu 2 O heterojunctions ב-באוויר הפתוח בטמפרטורה נמוכה באמצעות בתצהיר שכבה אטומית מרחבית בלחץ אטמוספרי (AP-SALD) של Zn 1-x Mg x O על תחמוצת cuprous. כזה תחמוצות מתכת באיכות גבוהה קונפורמי ניתן לגדל על מגוון מצעים כולל פלסטיק בשיטה זולה וניתן להרחבה זו.

איכות heterojunction משופר ב Cu<sub&gt; 2</sub&gt; O מבוסס תאים סולריים באמצעות אופטימיזציה של לחץ האטמוספרה אטומי שכבת מרחבים שהופקדה<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; x</sub&gt; O

שיטת סינתזה פשוטה משמשת להלחמה כימית של סרט דק של ננו-חוטי כסף לייצור מוליכי מתכת נמתחים ומוליכים במיוחד.

שיטת ייצור למוליכים מאוד מתיחה עם Nanowires הכסף

פרוטוקול זה מתאר את בתצהיר סינתזת פתרון של שכבת nanocrystals אורגנית אחר שכבה לייצר אלקטרוניקת סרט דקה על משטחים שאינם מוליכים. דיו מרכך מיוצב יכול לייצר התקנים פוטו מלאים על מצעי זכוכית באמצעות ציפוי ספין ומרסס בעקבות הדיאלוג ליגנד sintering שלאחר בתצהיר.

המצאה של התקנים פוטו ננו אורגניים לגמרי פתרון מעובד

כיוונוני 'בדיקת המאמץ משולבים עם מדידת בחיי עיר' שני, אשר מאפשרים ניטור בזמן אמת של השפלה מואצת של תאים סולריים ומודולים, תוכנן, נבנה. כיוונונים אלה מאפשרים את השימוש בו זמנית לחות, טמפרטורה, הטיות חשמל, תאורה עצמאי נשלט גורמי הלחץ. את הכיוונונים וניסויים שונים להורג מוצגים.

בחיי עיר פיקוח על הפגיעה בביצועים מואצת של תאים סולריים מודולים: חקר מקרה של תאים סולריים2 Se Cu (ב, Ga)

נייר זה מטרתו להציג שיטה ליצירת סרטים חלקים ומבוקרים היטב של כסף כלוריד (AgCl) עם כיסוי ייעודי על גבי אלקטרודות סרט דק כסף.

הייצור של סרטים דקים כסף/אלקטרודות כלוריד כסף עם מבוקרת דק שכבה אחת כסף כלוריד

עבודה זו מתארת את תהליך הייצור המלא של מכשירים פוטו-וולטאי קדמיום לשיפור יעילות מוגברת. התהליך מנצל מערכת ואקום אוטומטית בתוך שורה לקבלת מרחב הסובלימציה המראה מדרגי, מתוך הייצור של מכשירים מחקר שטח קטן, כמו גם מודולים בקנה מידה גדול.

מרחב המראה הופקד במיוחד CdSeTe/CdTe תאים סולריים עבור משופר במעגל קצר מעגל צפיפות ופוטוטולוט

חקור שיטה פשוטה וחוזרת לשיפור המגע החשמלי ברשתות ננו-חוטי כסף בשכבת מאגר CdS בתאים סולריים דקי-סרט מסוג CIGS. השיטה מציעה פתרון חסכוני ויעיל לייצור תאים סולריים מתקדמים.

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

גלה סרטונים נוספים