Эта работа описывает полный процесс изготовления тонкого амортизатора кадмия селена теллурид / кадмий теллурид фотоэлектрических устройств для повышения эффективности. В процессе используется автоматизированная влиневая вакуумная система для осаждения сублимации ближнего пространства, которая является масштабируемой, от изготовления небольших исследовательских устройств, а также крупномасштабных модулей.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Близко-пространство Сублимация-депозитанной Ультра-тонкий CdSeTe / CdTe солнечные клетки для расширения короткого замыкания Текущей плотности и фотолюминесценции
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Развитие архитектуры фотоэлектрических устройств необходимо для того, чтобы сделать солнечную энергию экономически эффективным и надежным источником возобновляемой энергии на фоне растущих глобальных потребностей в энергии и изменения климата. Технология тонкопленочных cdTe продемонстрировала конкурентоспособность затрат и повышение эффективности, частично обусловленную быстрым истоем, минимальным использованием материала и внедрением сплава CdSeTe в слой амортизатора стоимостью 3 мкм. Эта работа представляет собой тесное пространство сублимации изготовление тонких, 1,5 мкм CdSeTe / CdTe двухслойных устройств с использованием автоматизированной системы вакуумного осаждения в линии. Тонкая двухслойная структура и метод изготовления сводят к минимуму время осаждения, повышают эффективность устройства и облегчают будущую разработку архитектуры устройства на основе тонкого амортизатора. Три параметра изготовления, как представляется, наиболее эффективны для оптимизации тонких устройств cdSeTe/CdTe амортизаторов: субстрат температуры разогрева, CdSeTe: CdTe толщина соотношение, и CdCl2 passivation. Для правильной сублимации CdSeTe температура субстрата до осаждения должна быть 540 градусов по Цельсию (выше, чем для CdTe), так как контролируется временем пребывания в источнике разогрева. Вариация в соотношении толщины CdSeTe:CdTe показывает сильную зависимость производительности устройства от этого соотношения. Оптимальная толщина амортизаторов составляет 0,5 мкм CdSeTe/1.0 мкм CdTe, а неоптимизированные коэффициенты толщины снижают эффективность за счет эффектов задней барьера. Тонкие амортизаторы чувствительны к вариации пассивации CdCl2; гораздо менее агрессивная обработка CdCl2 (по сравнению с более толстыми амортизаторами) в отношении температуры и времени дает оптимальную производительность устройства. С оптимизированными условиями изготовления, CdSeTe/CdTe увеличивает плотность тока короткого замыкания устройства и интенсивность фотолюминесценции по сравнению с однопоглощателем CdTe. Кроме того, система вакуумного осаждения сублимации в тесном пространстве обеспечивает сокращение материала и времени, масштабируемость и достижимость будущих ультратонких амортизаторов.
Введение
Мировой спрос на энергию быстро ускоряется, и 2018 год продемонстрировал самый быстрый (2,3%) темпы роста в последнее десятилетие1. В сочетании с повышением осведомленности о последствиях изменения климата и сжигания ископаемого топлива, необходимость в экономически конкурентоспособной, чистой и возобновляемой энергии стало совершенно ясно. Из многих возобновляемых источников энергии, солнечная энергия является отличительной для его общего потенциала, так как количество солнечной энергии, которая достигает Земли намного превышает глобальное потребление энергии2.
Фотоэлектрические (PV) устройст....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
ВНИМАНИЕ: Перчатки необходимо носить при обращении с субстратами, чтобы предотвратить загрязнение пленки и контакт между материалами и кожей. Этот процесс изготовления требует обработки структур, содержащих соединения кадмия; поэтому, лабораторное пальто и перчатки должны носить в лаборатории во все времена.
1. Очистка субстрата
- Поместите стеклянные субстраты с покрытием TCO (9,1 см х 7,8 см) в стойку из нержавеющей стали с достаточным интервалом, так что очищающее решение и сжатый воздух могут быть применены к каждому стеклянному лицу.
- Удар любой пыли с субстратов с помощью азота сжатый воздушный шланг.
- Помест....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Добавление CdSeTe в тонкий амортизатор CdTe повышает эффективность устройства за счет превосходного качества материала амортизатора и более высокой плотности тока короткого замыкания (JSC). Рисунок 3A и Рисунок 3B, (адаптированный из Bothwell et al.8) показывают PL и TRPL, соответственно, для одного поглотителя CdTe и cdSeTe/CdTe двухслойных амортизаторов. Измерения PL и TRPL ясно показывают улучшение фотолюминесценции с абсорт.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Тонкие двухслойные фотоэлектрические устройства CdSeTe/CdTe демонстрируют повышение эффективности по сравнению с их коллегами cdTe из-за лучшего качества материала и увеличения текущей коллекции. Такая повышенная эффективность была продемонстрирована в двухслойных амортизаторах, превышающих 3 мкм5,7,и теперь при оптимизированных условиях изготовления, было продемонстрировано, что повышение эффективности также достижимо для более тонких, 1,5-мкм двухслойных аморти.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторам нечего раскрывать.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить профессора В.С. Сампата за использование его систем осаждения, Кевана Кэмерона за системную поддержку, д-ра Амита Мунши за его работу с более толстыми двухслойными клетками и дополнительными кадрами в режиме вонтойного автоматизированного осаждения CSS системы осаждения, и доктора. Дариус Кучаускас за помощь в измерениях TRPL. Этот материал основан на работе, поддерживаемой Управлением по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EERE) Министерства энергетики США в рамках Соглашения о солнечной энергии (SETO) Номер DE-EE0007543.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Alpha Step Поверхностный профилометр | Tencor Instruments | 10-00020 | Прибор для измерения толщины пленки |
| Материал CdCl2 Материал | 5N Plus | N/A | Материал для пассивации абсорбера |
| CdSeTe Полупроводниковый материал | 5N Plus | N/A | P-тип полупроводниковый материал для поглощающего слоя |
| CdTe Полупроводниковый материал | 5N Plus | N/A | Полупроводниковый материал P-типа для абсорбирующего слоя |
| CESAR RF Power Generator | Advanced Energy | 61300050 | Генератор для напыления MgZnO |
| Материал CuCl Sigma | Aldrich | N/A | Материал для легирования абсорбера |
| Материал разграничения | Kramer Industries Inc. | Меламин Тип 3 60-80 меш | Пластиковый материал для разграничения пленки |
| Перчаточный ящик Корпус | Vaniman Manufacturing Co. | Problast 3 | Перчаточный ящик Корпус для разграничения пленки |
| Золотой кристалл | Kurt J. Lesker Company | KJLCRYSTAL6-G10 | Кристалл для контроля толщины испарения Te |
| HVLP и стандартный комплект пистолета-распылителя с гравитационной подачей | Husky | HDK00600SG | Аппликатор для нанесения никелевой краски с обратным контактом |
| MgZnO Sputter Target | Plasmaterials, Inc. | PLA285287489 | Материал слоя эмиттера N-типа |
| Micro 90 Раствор для чистки стекла | Cole-Parmer | EW-18100-05 | Раствор для первичной очистки стекла |
| NSG Tec10 Substrates | Pilkington | N/A | Прозрачное проводящее оксидное стекло для переднего электрического контакта |
| Super Shield Ni Проводящее покрытие | MG Chemicals | 841AR-3.78L | Проводящая краска для заднего контактного слоя |
| Te Material | Sigma Aldrich | MKBZ5843V | Материал для обратного контактного слоя |
| Контроль толщины | R.D. Mathis Company | TM-100 | Прибор для программирования и мониторинга условий испарения |
| Te Разбавитель 1 | MG Химикаты | 4351-1L | Разбавитель для смешивания краски с Ni для обратного контактного слоя |
| Ультразвуковой очиститель 1 | L & R Electronics | Q28OH | Ультразвуковой очиститель 1 для чистки стекол |
| Ультразвуковой очиститель 2 | Ultrasonic Clean | 100S | Ультразвуковой очиститель 2 для чистки стекол |
| UV/VIS Лямбда 2 Спектрометр | PerkinElmer | 166351 | Спектрометр для измерения пропускания на пленках CdSeTe |
Ссылки
- Global energy demand rose by 2.3% in 2018, its fastest pace in the last decade. , Available from: https://www.iea.org/newsroom/news/2019/march/global-energy-demand-rose-by-23-in-2018-its-fastest-pace-in-the-last-decade.html (2019).
- Morton, O. Solar energy: A new day dawning?: Silicon valley sunrise. Nature. 443
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
