Cu(In,Ga)Se₂ 박막 태양전지의 실버 나노와이어 전극과 CdS 버퍼 층 간의 견고한 나노스케일 접촉 제조

실버 나노와이어 네트워크는 박막 태양전지 애플리케이션에서 기존의 투명 전도성 산화물을 대체하는 신흥 기술입니다. 그러나 기본 층에 대한 전기 접촉이 문제가 되었습니다. 당사의 프로토콜은 실버 나노와이어 네트워크와 CIGS 박막 태양전지의 기본 CdS 버퍼 층 간의 전기 접촉 특성을 향상시키는 간단한 공정 방법입니다.

우리의 방법은 매우 간단하고 재현 가능하며 저렴한 솔루션 기반 프로세스입니다. 또한 CIGS 박막 태양전지를 제조하기 위해 기존 솔루션 기반 공정과도 비교할 수 있습니다. 먼저, 청소된 유리 기판을 DC 자강에 적재하고, 아래로 펌프하여 마이너스 6토르로 10번 을 날려버리십시오.

유동 아르곤 가스, 20 밀리터로 작동 압력을 설정합니다. 플라즈마를 켜고 DC 출력 전력을 3킬로와트로 늘립니다. 표적 청소를 위해 3분 전에 스퍼터링한 후 몰리브덴 필름 두께가 약 350나노미터에 도달할 때까지 몰리브덴 증착을 시작합니다.

다음으로, 3킬로와트에서 출력 전력을 유지하면서 작동 압력을 15 밀리토르로 설정합니다. 몰리브덴의 총 두께가 약 750 나노미터에 도달할 때까지 몰리브덴 증착을 재개한다. 몰리브덴 코팅 유리를 10배 이상 진공 저기압으로 예열된 공동 증발기로 하여 마이너스 6토르로 로드합니다.

인듐, 갈륨 및 셀레늄 유출 세포의 온도를 각각 초당 2.5, 1.3 및 15 앙스트롬의 증착 속도를 산출합니다. 석영 결정 마이크로 밸런스 기술을 사용하여 증착 속도를 확인하십시오. 몰리브덴 코팅 유리에 인듐, 갈륨 및 셀레늄을 공급하기 시작하여 섭씨 450도의 기질 온도에서 1마이크로미터 두께의 인듐-갈륨 셀레늄 전구체 층을 형성합니다.

15분 후 인듐과 갈륨 공급을 멈추고 기판 온도를 섭씨 550도로 늘립니다. 다음으로, 인듐-갈륨-셀레늄 전구체에 구리를 공급하기 시작하고 필름의 구리-인듐+갈륨 조성비가 1.15에 도달할 때까지 계속한다. 구리 공급을 중단하고 구리-인듐+갈륨 조성비0.9로 약 2마이크로미터 두께의 CIGS 필름을 형성하는 첫 번째 단계와 동일한 증착 속도로 인듐및 갈륨을 다시 증발시다.

셀레늄 증착 속도와 기판 온도를 초당 15앙스트롬과 섭씨 550도에서 각각 유지한다. 완전한 반응을 보장하기 위해, 섭씨 550도의 기판 온도에서 5 분 동안 주변 셀레늄 에서 퇴적 된 CIGS 필름을 음침합니다. 기판 온도를 주변 셀레늄 에서 섭씨 450도로 낮춘 다음 기판 온도가 섭씨 250도 미만일 때 CIGS 증착 기판을 언로드합니다.

250 밀리리터 비커에 카드뮴 황화물 반응 목욕 용액을 준비하여 탈이온화 물, 카드뮴 아세테이트 이수제, 티우레아 및 암모늄 아세테이트를 첨가합니다. 균일할 때까지 몇 분간 저어줍니다. 수산화 암모늄 3 밀리리터를 목욕 용액에 넣고 2분간 저어줍니다.

다음으로, TEflon 샘플 홀더를 사용하여 반응 목욕 용액에 CIGS 샘플을 배치합니다. 반응 목욕을 온수 욕조에 넣고 섭씨 65도에서 유지합니다. 증착 과정에서 200 RPM에서 반응 목욕 용액을 저어, 반응이 CIGS에 약 70-80 나노 미터 카드뮴 황화물 완충층을 생성하기 위해 20 분 동안 진행 할 수 있도록.

반응 후, 반응 목욕에서 샘플을 제거하고, 탈이온 된 물의 흐름으로 씻어, 질소 가스로 건조. 예열된 핫플레이트에서 30분 동안 섭씨 120도에서 샘플을 음닐합니다. 밀리리터 당 1밀리그램 당 실버 나노 와이어 분산을 준비 하여 90 밀리리터에 에탄올의 밀리리터를 1 밀리리터당 20밀리그램-밀리리터-에탄올 기반 실버 나노와이어 분산을 준비합니다.

희석된 은 나노와이어 분산을 카드뮴 황화물 CIGS 샘플에 0.2 밀리리터를 붓고, 표면 전체를 덮고, 샘플을 1000 RPM에서 30초 동안 회전시. 이에 따라 실버 나노와이어를 3번 스핀 코팅합니다. 스핀 코팅 후 예열된 핫플레이트에서 5분간 120도의 샘플을 음용합니다.

이전에 설명한 대로 새로운 카드뮴 황화물 반응 목욕 용액을 준비하십시오. 필요에 따라 반응 시간을 변경하는 것을 제외하고는 이전에 설명된 대로 황화물을 입금하십시오. 지금, 광학 현미경에 의해 황화물 코팅 은 나노 와이어 카드뮴의 표면 형태를 특성화.

태양 시뮬레이터가 장착된 전류 전압 소스를 사용하여 태양 전지 성능을 측정합니다. 본질적인 산화 아연과 은 나노 와이어 네트워크 투명 전도 전극에 표준 알루미늄 도핑 산화 아연을 가진 CIGS 태양 전지의 층 구조는 여기에 표시됩니다. 제2 카드뮴 황화물 층은 나노스케일 갭에 선택적으로 증착되어 안정적인 전기접촉을 생성할 수 있다.

단면 투과 전자 현미경 이미지는, 제2 카드뮴 황화물 층을 따라, 칼륨 황화물 CIGS 구조에 은 나노 와이어 네트워크에 증착하고, 실버 나노 와이어 네트워크에 증착 된 제 2 의 황화물 층을 가로 질러, 여기에 도시된다. 제2 카드뮴 황화물 층은 은 나노와이어의 표면에 균일하게 증착되고 코어 쉘 은 나노와이어 구조상 카드뮴 층이 생성된다. 제2 카드뮴 황화물 층은 카드뮴 완충제와 은 나노와이어 층 사이의 공기 격차를 채우고 안정적인 전기 접촉을 달성한다.

베어 실버 나노와이어를 장착한 CIGS 박막 태양전지의 장치 성능과 코어 쉘 은 나노와이어 투명 전도 전극의 카드뮴 황화물 층이 여기에 나와 있다. 불안정한 전기 접촉으로 인해 베어 실버 나노 와이어가있는 셀은 장치 성능이 좋지 않습니다. 제2 카드뮴 층의 증착은 세포 성능을 크게 향상시킵니다.

프로토콜에서 가장 중요한 단계는 실버 나노 와이어 네트워크에서 두 번째 CdS 층을 조작하는 것입니다. CIGS 박막 태양전지의 장치 성능을 측정하여 다양한 시간을 최적화할 수 있다. CIGS 시스템에서 견고한 나노 스케일 전기 접촉을 제조하는 방법을 제안합니다.

우리는 우리의 방법이 전기 접촉 특성의 향상을 필요로 다른 태양 전지 시스템에 적용 할 수 있다고 생각합니다.