Тонкие пленки фотоэлектрические (PV) продолжают привлекать интерес и значительную научно-исследовательскую деятельность. Тем не менее, экономика ФЭ рынка быстро меняются, и развивается коммерчески успешный тонкой пленки PV стал более сложным перспектива. Стоимость производства преимущества над вафельных-технологий не может быть больше не считается само собой разумеющимся, и улучшения в обоих эффективности и стоимости следует искать на равных. 1,2 В свете этой реальности мы выбрали для разработки SNS как поглощающего материала для тонкопленочный PV. SnS имеет внутренние практические преимущества, которые могли бы перевести в низкой стоимости производства. Если высокие эффективность может быть продемонстрирована, это может рассматриваться как заменой для CdTe в коммерческой тонкой пленки PV. Здесь процедура изготовления для недавно сообщалось записи SNS солнечных элементов продемонстрирована. Мы ориентируемся на практические аспекты, такие как выбор субстрата, условий осаждения, макет устройства и протоколы измерений.
SnS состоит из нетоксичных, Земля-обильными и недорогих элементов (олова и серы). ОСН инертны и нерастворимы полупроводниковых твердых (минеральная имя Herzenbergite) с косвенным запрещенной зоны 1.1 эВ, сильное поглощение света для фотонов с энергией выше 1,4 эВ (α> 10 4 см -1), и внутренняя р -типа проводимости с концентрацией носителей в диапазоне от 10 до 15 - 10 17 см -3 3 - 7. Важно отметить, что SnS испаряется конгруэнтно и фазы стабильны до 600 ° C 8,9 Это означает, что SnS может быть нанесен путем термического испарения (TE) и его высокая. ступенчатая двоюродный брат, замкнутое пространство сублимации (CSS), а используется в производстве солнечных батарей CdTe. Это также означает, что управление фазой SnS намного проще, чем для большинства тонкопленочных фотоэлектрических материалов, в частности, в том числе Cu (In, Ga) (S, Se) 2 (CIGS) и Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS). Таким образом, клетки EFтивность выступает в качестве основного барьера для коммерциализации SnS PV, и SnS можно считать падение в замене для CdTe раз высокой эффективности демонстрируются на лабораторном масштабе. Однако эта эффективность барьер не может быть переоценена. Мы считаем, что эффективность запись должна увеличиться в четыре раза, от ~ 4% до ~ 15%, для того, чтобы стимулировать коммерческое развитие. Разработка SNS как заменой для CdTe также потребует роста высокие SNS качества тонких пленок CSS, и развитие партнерского материала п-типа, на котором SnS можно выращивать непосредственно.
Ниже описывается шаг за шагом процедуры для изготовления звукозаписывающим SNS солнечных батарей с использованием двух различных методов осаждения, осаждения атомных слоев (ALD) и TE. ALD является метод медленного роста, но к настоящему времени дали самые высокие устройства эффективности. ТЕ быстрее и промышленно масштабируемой, но отстает ALD эффективности. В дополнение к различным методам SNS осаждения, TEи ALD солнечные батареи немного отличаться в отжиг, пассивации поверхности, и шаги металлизации. Шаги по изготовлению устройства перечислены на рисунке 1.
После описания процедуры, результаты испытаний для сертифицированных устройств записи и связанных с ними образцов представлены. Результаты рекордные сообщалось ранее. Здесь акцент делается на распространение результатов для типичного обработки перспективе.