Summary
Dette arbeidet beskriver den komplette fabrikasjonsprosessen av tynne absorber kadmium selen telluride / kadmium telluride fotovoltaiske enheter for økt effektivitet. Prosessen benytter et automatisert in-line vakuumsystem for nær-plass sublimeringsavsetning som er skalerbar, fra fabrikasjon av små områdeforskningsenheter samt store moduler.
Abstract
Utviklingen i fotovoltaiske enhetsarkitekturer er nødvendig for å gjøre solenergi til en kostnadseffektiv og pålitelig kilde til fornybar energi blant økende globale energibehov og klimaendringer. Tynn film CdTe teknologi har vist kostnads-konkurranseevne og økende effektivitet på grunn delvis til rask fabrikasjon ganger, minimal materialbruk, og innføring av en CdSeTe legering i en ~ 3 μm absorber lag. Dette arbeidet presenterer nær-plass sublimeringsfabrikasjon av tynne, 1,5 μm CdSeTe / CdTe bilayer enheter ved hjelp av et automatisert in-line vakuum deponering system. Den tynne bilayerstrukturen og fabrikasjonsteknikken minimerer avsetningstid, øker enhetens effektivitet og letter fremtidig utvikling av tynnabsorberbasert enhetsarkitektur. Tre fabrikasjonsparametere synes å være den mest virkningsfulle for å optimalisere tynne CdSeTe/CdTe-absorberenheter: substratforvarmetemperatur, CdSeTe:CdTe tykkelsesforhold og CdCl 2-passivisering. For riktig sublimering av CdSeTe må underlaget ser ut til å være ~540 °C (høyere enn for CdTe) som kontrollert av oppholdstid i en forvarmningskilde. Variasjon i CdSeTe:CdTe tykkelseforholdet avslører en sterk avhengighet av enhetsytelse på dette forholdet. De optimale absorbatortykkelsene er 0,5 μm CdSeTe/1,0 μm CdTe, og ikke-optimaliserte tykkelsesforhold reduserer effektiviteten gjennom ryggbarriereeffekter. Tynne absorbatorer er følsomme for CdCl2 passiviseringsvariasjon; en mye mindre aggressiv CdCl2-behandling (sammenlignet med tykkere absorbatorer) angående både temperatur og tid gir optimal enhetsytelse. Med optimaliserte fabrikasjonsforhold øker CdSeTe/CdTe enhetens kortslutningsstrømtetthet og fotoluminescensintensitet sammenlignet med cdte med én absorber. I tillegg tilbyr et innebygd nærromslimasjonsvakuumdeponeringssystem material- og tidsreduksjon, skalerbarhet og oppnåelse av fremtidige ultratynne absorberarkitekturer.
Introduction
Den globale energietterspørselen akselererer raskt, og året 2018 viste den raskeste( 2,3%) vekstrate i det siste tiåret1. Kombinert med økende bevissthet om virkningene av klimaendringer og brenning av fossilt brensel, har behovet for kostnadseffektiv, ren og fornybar energi blitt rikelig klart. Av de mange fornybare energikildene er solenergi særegen for sitt totale potensial, da mengden solenergi som når jorden langt overstiger det globale energiforbruket2.
Photovoltaic (PV) enheter konverterer direkte solenergi til elektrisk kraft og er allsidige i skalerbarhet (f.eks personlig bruk minimoduler og rutenettintegrerte solcellearrayer) og materialteknologier. Teknologier som multi- og single-junction, single-crystal gallium arsenid (GaAs) solceller har effektivitet nå 39,2% og 35,5%, henholdsvis3. Fabrikasjon av disse høye effektive solcellene er imidlertid kostbart og tidkrevende. Polykrystallinsk kadmium telluride (CdTe) som et materiale for tynn film PVs er en fordel for sin lave pris, høy gjennomstrømning fabrikasjon, ulike avsetningsteknikker og gunstig absorpsjon skoeffisient. Disse attributtene gjør CdTe propitious for storskala produksjon, og forbedringer i effektivitet har gjort CdTe kostnadseffektivt med PV-markedet-dominerende silisium og fossilt brensel4.
En nylig fremgang som har drevet økningen i CdTe-enhetseffektivitet er inkorporering av kadmium selen telluride (CdSeTe) legering materiale i absorber laget. Integrering av det nedre ~ 1,4 eV-båndgapet CdSeTe-materialet i en 1,5 eV CdTe-absorber reduserer hull i fremre bånd til bilayerabsorberen. Dette øker fotonfraksjonen over båndgapet og forbedrer dermed dagens samling. Vellykket inkorporering av CdSeTe i absorbatorer som er 3 μm eller tykkere for økt strømtetthet har blitt demonstrert med ulike fabrikasjonsteknikker (dvs. nær-plass sublimering, damptransportdeponering og galvanisering)5,6,7. Økt fotoluminescensutslippsspektroskopi (PL), tidsløst fotoluminescens (TRPL) og elektroluminescenssignaler fra bilayer absorberenheter5,8 indikerer at i tillegg til økt strømsamling, ser CdSeTe ut til å ha bedre radiativ effektivitet og minoritetsbærerlevetid, og en CdSeTe/CdTe-enhet har en større spenning i forhold til idealet enn med CdTe bare. Dette har i stor grad blitt tilskrevet selen passivisering av bulk defekter9.
Det er rapportert lite forskning om inkorporering av CdSeTe i tynnere (≤1,5 μm) CdTe-absorbater. Vi har derfor undersøkt egenskapene til tynne 0,5 μm CdSeTe/1,0 μm CdTe bilayer-absorber enheter fabrikkert av nær-plass sublimering (CSS) for å avgjøre om fordelene sett i tykke bilayer absorbers er også oppnåelig med tynne bilayer absorbers. Slike CdSeTe /CdTe-absorbatmidler, mer enn dobbelt så tynne som sine tykkere kolleger, tilbyr en merkbar reduksjon i avsetningstid og materiale og lavere produksjonskostnader. Til slutt har de potensial for fremtidige enhetsarkitekturutviklinger som krever absorbertykkelser på mindre enn 2 μm.
CSS-deponering av absorbatorer i et enkelt automatisert in-line vakuumsystem gir mange fordeler fremfor andre fabrikasjonsmetoder10,11. Raskere avsetningsrater med CSS-fabrikasjon øker enhetens gjennomstrømming og fremmer større eksperimentelle datasett. I tillegg begrenser det eneste vakuummiljøet til CSS-systemet i dette arbeidet potensielle utfordringer med absorbergrensesnitt. Tynnfilm PV-enheter har mange grensesnitt, som hver kan fungere som et rekombinasjonssenter for elektroner og hull, og dermed redusere den generelle enhetseffektiviteten. Bruken av et enkelt vakuumsystem for CdSeTe, CdTe og kadmiumklorid (CdCl2) avsetninger (nødvendig for god absorberkvalitet12,13,14,15,16) kan produsere et bedre grensesnitt og redusere interfaciale defekter.
Det in-line automatiserte vakuumsystemet utviklet ved Colorado State University10 er også en fordel i skalerbarheten og repeterbarheten. For eksempel er deponeringsparametere brukersett, og avsetningsprosessen er automatisert slik at brukeren ikke trenger å gjøre justeringer under absorberfabrikasjon. Selv om små områdeforskningsenheter er fabrikkert i dette systemet, kan systemutformingen skaleres opp for større områdeavsetninger, noe som muliggjør en kobling mellom eksperimentering i forskningsskala og implementering av modulskala.
Denne protokollen presenterer fabrikasjonsmetodene som brukes til å produsere 0,5 μm CdSeTe/1,0 μm CdTe tynnfilm PV-enheter. Til sammenligning er et sett med 1,5 μm CdTe-enheter fabrikkert. Enkelt- og bilayer absorberstrukturer har nominelt identiske avsetningsforhold i alle prosesstrinn, unntatt CdSeTe-avsetningen. For å karakterisere om tynne CdSeTe/CdTe-absorbatmidler beholder de samme fordelene som de ssuten er de ssuten en av de tynne motstykkene, dagens tetthetsspenning (J-V), kvanteeffektivitet (QE) og PL-målinger som utføres på de tynne enkelt- og bilayer-absorberenhetene. En økning i kortslutningsstrømtetthet (JSC)målt ved J-V og QE, i tillegg til en økning i PL-signalet for CdSeTe/CdTe vs. CdTe-enhet, indikerer at tynne CdSeTe/CdTe-enheter fabrikkert av CSS viser merkbar forbedring i gjeldende innsamling, materialkvalitet og enhetseffektivitet.
Selv om dette arbeidet fokuserer på fordelene forbundet med inkorporering av en CdSeTe legering i en CdTe PV-enhetsstruktur, beskrives hele fabrikasjonsprosessen for CdTe- og CdSeTe/CdTe-enheter senere i sin helhet. Figur 1A,B viser fullførte enhetsstrukturer for henholdsvis CdTe- og CdSeTe/CdTe-enheter, bestående av et gjennomsiktig ledende oksid (TCO)-belagt glasssubstrat, n-type magnesiumsinkoksid (MgZnO) emitterlag, p-type CdTe eller CdSeTe/CdTe absorber med CdCl2-behandling og kobberdopingbehandling, tynt Te-lag og nikkeltilbakekontakt. Med unntak av CSS-absorberdeponeringen er fabrikasjonsforholdene identiske mellom enkelt- og bilayerstrukturen. Dermed, med mindre annet er angitt, utføres hvert trinn på både CdTe og CdSeTe / CdTe strukturer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
FORSIKTIG: Hansker må brukes ved håndtering av substrater for å hindre filmkontaminering og hudkontakt. Denne fabrikasjonsprosessen krever håndtering av strukturer som inneholder kadmiumforbindelser; Derfor bør en lab frakk og hansker brukes i laboratoriet til enhver tid.
1. Rengjøring av substrat
- Plasser TCO-belagte glasssubstrater (9,1 cm x 7,8 cm) i et stativ i rustfritt stål med rikelig avstand slik at rengjøringsløsning og trykkluft kan påføres hvert glassansikt.
- Blås støv av underlaget ved hjelp av en nitrogentrykkluftslange.
- Plasser stativet i en ultralydsrenser (UC1) og fyll med isopropylalkohol (IPA). La sitte i 30 minutter for å fjerne restolje og forurensninger fra den industrielle glasskutteprosessen.
- Tøm IPA fra UC1. IPA kan gjenbrukes opptil 5x for første rengjøring av underlag.
- Skyll underlaget med deionisert (DI) vann, og fyll deretter UC1 med DI-vann ca. 1 cm over den øverste kanten av underlagene. Tilsett 200 ml konsentrert rengjøringsløsning jevnt over underlaget for å fjerne restolje, fett, partikler eller harde vannflekker ytterligere.
- Ved hjelp av hovedeffekten, slå på UC1 til 43 kHz ultralydfrekvens og 425 W strøm og la substratene sitte i 1 time.
- Skyll en annen, større ultralydsrenser (UC2) med DI-vann og fyll tre fjerdedeler av volumet med DI-vann.
- Slå av UC1 og fjern stativet i rustfritt stål. Begynn umiddelbart å skylle underlag med DI-vann over en vask.
MERK: Ikke la underlaget tørke på dette stadiet. - Overfør stativet i rustfritt stål til UC2 og fyll helt med DI-vann slik at underlaget er fullstendig dekket. Slå på UC2 til 40 kHz ultralydfrekvens og 600 W strøm og la underlaget sitte i 30 min.
- Forbered den hjemmelagde IPA-damptørkeren.
- Sørg for at ventilen er lukket, koble opp en gassslange til ultrahøy renhet (UHP) nitrogen. Åpne nitrogentanken og sett regulatoren til 10 psi. Åpne ventilen til nitrogenstrømning og juster til 100 PSIG på den vedlagte strømningsmåleren, og lukk deretter ventilen igjen.
- Fyll en kolbe med 150 ml fersk IPA og tett kork kolben. Korken forsegler kolbeåpningen tett, samtidig som nitrogen og IPA kan passere gjennom to små metallrørsystemer innebygd i korken. Disse kobles til et lite metallrørsystem med fine hull, som sitter over UC2 slik at nitrogen / IPA damp er hendelse på underlaget.
- Når UC2 skyllesyklusen er ferdig, slå av varmen og UC2.
- Åpne damptørkerventilen til nitrogen og IPA og åpne dreneringsventilen på UC2 slik at DI-vannet kommer veldig sakte ut.
MERK: DI-vannet må dreneres veldig sakte. Denne prosessen erstatter DI-vannet med nitrogen/IPA-damp for å hindre at vannflekker dannes på underlaget. Dette bør ta 1–2 timer for 30 000 cm3 vann. - Når det tømmes helt, fjern stativet fra UC2 og lukk damptørkerventilen.
- Oppbevares i et rent og inneholdt miljø for fremtidig bruk.
MERK: Rensede underlag kan stå i dette miljøet på ubestemt tid, så lenge de forblir rene. Inspiser rengjorte underlag før de videre brukes for å sikre at de ikke trenger å gjennomgå rengjøringsprosessen igjen.
2. Magnesium sinkoksid vindu lag sputter deponering
MERK: Denne MgZnO sputter-deponeringsprosessen benytter en ubalansert magnetron og en 4"-diameter, 0,25" tykt mål med en mål-til-substratavstand på 15 cm. Målet er 99,99% renhet (MgO)11(ZnO)89 med prosent vekt.
- Oppstart av Sputter-systemet
- Slå på den mekaniske pumpen og forlinjeventilen, etterfulgt av diffusjonspumpen for sputterkammeret. Sørg for at målet kjølevann er på og at de mekaniske ventilene til målet kjølevann er åpne.
- Slå på lastlåspumpen ved hjelp av bryteren på pumpen.
- La diffusjonspumpen varme si opp i 15 min.
- Kontroller kammertrykket på trykkmåleren: Hvis det er under 2,0 x 10-1 Torr, åpne ventilen for diffusjonspumpeport. Hvis trykket er større enn 2,0 x 10-1 Torr, må du bytte forlinjeventilen for å lukke, og åpne røffeventilen til trykket synker. Deretter bryter lukket røffingsventilen, åpne forlinjen, og åpne diffusjonspumpeportventilen manuelt.
- I dataprogramvaren setter du kjøretrykket til 5 mTorr og klikker på "gassaktivering", som gjør det mulig for gassstrømmen. Strømmen skal være ~ 19-20 sccm og oksygen satt til 3% av den totale flyten med balansen som argon i programvaren.
- La kammeret pumpe i 10 min.
- Kontroller at grunntrykket er under 1,0 x 10-5 Torr på avlesningen av ionmåleren.
- Kontroller at overføringsarmen er helt trukket tilbake fra kammeret (se gjennom kammervisningsporten for å sikre at prøveholderen ikke er i kammeret), og sett lastsperreportventilen lukket.
- Kontroller at lukkeren er lukket: Dette kan kontrolleres ved å se gjennom visningsvinduet for å se at den er rett over sputter-katoden.
- På strømforsyningen setter du RF-generatorstrømmen til 60 W. I dataprogramvaren øker trykket til 15 mTorr for plasmatenning, slå på RF-strømmen, og når plasmaet har antent, reduser trykket tilbake til 5 mTorr i programvaren. Den reflekterte kraften bør være 1-2 W. Hvis det er mye høyere, må RF-kampnettverket justeres.
- Målet må varmes opp for å unngå sprekker: øke strømmen på RF-strømgeneratoren med en hastighet på 20 W/min til en endelig effekt på 140 W. Den reflekterte kraften bør ideelt sett være <5% av den virkelige kraften. La målet pre-sputter med lukkeren lukket i 15 min.
- MgZnO sputter deponering
- For å kalibrere avsetningshastigheten må en vitneprøve være fabrikkert. Bruk en permanent markør til å tegne en linje med ~0,2 cm (lengde) på den TCO-belagte siden av et rent underlag.
- Kontroller at lastlåsportventilen er lukket, og løsne og åpne deretter lastlåsedørknappen. Luft lastlåsen med en kvart omdreining av UHP nitrogenventilen til lastlåsedøren løsner. Hold ventilen delvis åpen for å rense lastlåsen mens døren er åpen.
- Bruk en håndholdt luftblåser til å fjerne støvpartikler forsiktig fra det rene TCO-belagte substratet. Fjern et hvert substrat på prøveholderen og legg det rene substratet TCO ned ved hjelp av et par gummispisse pinsett. Hold prøven på kanten for å unngå avsetningsområdet.
- Lukk og stram lastelåsdøren. Slå på lastlåspumpen og lukk nitrogenventilen.
- Pump lastlåsen ned til lastlåstrykkmåleren leser under 5,0 x 10-2 Torr. Slå deretter av lastlåspumpen og slå opp lastlåsporten (trykket skal ikke øke over 7 mTorr). Vent til trykket skal nivellere og sett inn overføringsarmen manuelt slik at prøven sitter over den lukkede katoden.
- Still inn ønsket avsetningstid på en tidtaker og start timingen når lukkeren åpnes manuelt. Lukk lukkeren umiddelbart når tidtakeren går av.
- Trekk overføringsarmen helt tilbake og lukk lastlåsporten manuelt.
- Fjern eller bytt eksemplet etter trinn 2.2.2–2.2.5.
- For å få mgzno deponering rate, fjerne den permanente markøren fra vitneprøven med en bomull-tippet applikator dyppet i metanol. Mål tykkelsen ved hjelp av et profilometer17 og angi påfølgende avsetningstider for ønsket MgZnO tykkelse (100 nm for prøvene som presenteres i dette arbeidet).
- Gjenta avsetningen for så mange prøver som det er ønskelig.
MERK: Etter mgzno-deponering kan prøvene lagres en stund. Med risiko for oksidering anbefales det at de lagres i en tørkemiddel under vakuum i ikke mer enn 1 uke for best resultat.
3. Nær-plass sublimering avsetning og behandling av absorber lag
- Css system oppstart
- Kontroller at 1) systemet er under vakuum, 2) de mekaniske og diffusjonspumpene er på, 3) lastlåsportventilen er åpen for kammeret, og 4) trykket er satt til 40 mTorr.
- Åpne gassstrømningsventilen manuelt (98 % N2 og 2 % O2) og velg "Gassaktivering" på dataprogramvaren. Trykket skal stabilisere seg rundt 40 mTorr.
- Slå på den gjenværende gassanalysatoren (RGA) ved å åpne RGA-ventilen og koble til programmet. Dette er nødvendig for å spore vann, oksygen, nitrogen og hydrogennivåer i systemet. Disse nivåene er vanligvis rundt 4,5 x 10-9,2,5 x 10-8,2,3 x 10-6og 8,0 x 10-10 Torr for hver, henholdsvis.
- Ta CSS-systemet topp- og bunnkilder opp til driftstemperaturer i dataprogrammet. Toppkildetemperaturer er satt til 620 °C for forvarming, 360 °C for CdTe, 420 °C for CdSe20Te80,387 °C for CdCl2,400 °C for anneal og 620 °C for bakeoff. Bunnkildetemperaturer er satt til 620 °C for forvarming, 555 °C for CdTe, 545 °C for CdSe20Te80,439 °C for CdCl2,400 °C for anneal og 620 °C for bakeoff. Disse temperaturforskjellene fremmer sublimering fra bunnen til toppkilder slik at materialet sublimates på prøven, som ligger mellom kildene.
- Når kildene har nådd driftstemperaturer, kjører du prøveholderen gjennom bakeoffoppskriften: i programvaren velger du "Bakeoff" i oppskriftslisten og klikker på "Kjør". Dette vil automatisk flytte overføringsarmen slik at prøveholderen forblir i bakeoff-kilden i 480 s. Dette varmer opp prøveholderen og bakes av overflødig materiale.
- Etter at overføringsarmen automatisk trekker prøveholderen tilbake til hjemmeposisjonen og lukker portventilen, må du lufte lastlåsen ved å åpne UHP nitrogenventilen. Når den er ventilert, åpner du lastlåsedøren og lukker ventilen.
- CSS-avsetning og passiviseringsbehandling av absorbatorer
- Bruk en håndholdt luftblåser til å fjerne støvpartikler forsiktig fra det rene MgZnO/TCO-belagte substratet og la substratet på prøveholderen (MgZnO side ned).
- Lukk lastlåsedøren og pump ned lastlåsen ved å slå på innreiningsbryteren.
- Mens du pumper ned, skriv inn den ønskede oppskriften på CSS-deponering i dataprogrammet. Oppskriftene som brukes til å forberede CdTe og CdSeTe / CdTe strukturer er forskjellige på dette stadiet og er som følger.
- For CdTe-vitneprøven (for fastsettelse av CdTe-avsetningsfrekvens, som kreves for både CdTe og CdSeTe/CdTe-enhetsfabrikasjon), bruker du:
110 s i forvarmingskilde (dette hever glasset til ~ 480 °C slik at CdTe vil sublimere riktig på substratet);
110 s i CdTe kilde (dette sublimates CdTe på substratet);
180 s i CdCl2 kilde [CdCl2 deponering er nødvendig for god CdTe enhet ytelse (det har vist seg at det passivates korn grenser og dingler obligasjoner og fremmer kornvekst og justering i polykrystallinsk CdTe absorber12,13,14,15,16)];
240 s i anneal kilde (dette driver CdCl2 inn i absorbermaterialet); Og
300 s i kjølekilde (dette gjør at prøven avkjøles for lossing). - Ved hjelp av et barberblad, skriver et lite område av CdTe materiale av substratet og måle CdTe film tykkelse ved hjelp av en overflate profilometer for å bestemme avsetningshastighet17.
- For CdSeTe-vitneprøven (for fastsettelse av CdSeTe-avsetningsfrekvens, kreves bare for CdSeTe/CdTe-enhetsfabrikasjon), bruk:
140 s i forvarmingskilde (dette hever glasset til ~ 540 °C slik at CdSeTe vil sublimere riktig på substratet);
300 s i CdSeTe kilde (dette sublimates CdSeTe på substratet); Og
300 s i kjølekilde. - Ved hjelp av et barberblad, skriver et lite område av CdSeTe materiale av substratet og måle CdSeTe filmtykkelsen ved hjelp av en overflate profilometer for å bestemme avsetningshastighet17.
- Bruk for den tynne enkeltdemperen (CdTe-prøven)
110 s i forvarmingskilde;
xx s i CdTe kilde [botiden avhenger av CdTe deponeringshastighet og ønsket tykkelse (for 1,5 μm enkelt CdTe absorber som brukes her, er botiden 60 s)];
150 s i CdCl2 kilde [CdCl2-behandlingen er avhengig av absorbertykkelse; derfor bør eksperimenter utføres for å optimalisere behandlingsforholdene (de oppførte botidene er optimalisert for tynne, 1,5 μm absorbatorer18)];
240 s i anneal kilde; Og
300 s i kjølekilde. - Bruk:
140 s i forvarmingskilde;
xx s i CdSeTe kilde [igjen, dvele tid avhenger av CdSeTe deponeringshastighet og ønsket tykkelse (for 0,5 μm CdSeTe laget som brukes her, er botiden 231 s)];
xx s i CdTe kilde [botiden avhenger av ønsket CdTe tykkelse og avsetningshastighet beregnet fra den målte tykkelsen på CdTe vitneprøven (for 1,5 μm bilayer CdSeTe / CdTe absorber som brukes her, er botiden 50 s for en 1,0 μm CdTe lag)];
150 s i CdCl2 kilde;
240 s i anneal kilde; Og
300 s i kjølekilde. - Når lastlåstrykket leser under 40 mTorr i dataprogramvaren, åpner du innlastingslåsportventilen ved hjelp av programvaren, åpner innlastingslåsportventilen og velger "Start". Programmet kjører automatisk den valgte oppskriften og vil gå tilbake til hjemmeposisjonen når du fullfører kjøletrinn10.
- Etter at full avsetning er fullstendig åpne lastlåsventilen, vent til atmosfære, og åpne lastlåsedøren for endelig underlagkjøling. Etter ~ 60 s, bør underlaget være kjølig nok til å fjerne fra prøveholderen med en lofri klut.
- Når prøven er fjernet, lukk lastlåsedøren, pump ned lastlåsen ved å slå på roughing-bryteren og følge trinn 3.1.5 for å kjøre bakeoffoppskriften. En bakeoff må kjøres mellom hver prøveavsetning for å rengjøre prøveholderen.
- Den behandlede prøven bør ha et hvitt uklart lag på filmen fra CdCl 2-behandlingen. Ta et bilde av filmen for å merke seg dismønsteret. Hvis det er lite eller ingen synlig materiale fra CdCl 2-behandlingen, trenger denne behandlingen sannsynligvis optimalisering.
- Skyll det overskytende CdCl2-materialet av filmen til et gradert beger ved hjelp av DI-vann og tørk filmen med komprimert argon.
FORSIKTIG: Denne CdCl 2-skyllingen skal utføres i et inneholdt kabinett. Ved ferdigstillelse må cdcl2/DI-vannblandingen kastes i beholderen for farlig avfall.
MERK: Etter CSS-deponering kan prøvene lagres en stund, men det anbefales at de lagres i en tørkemiddel under vakuum i ikke mer enn 1 uke for best resultat. En skjematisk av det automatiserte in-line CSS-deponeringssystemet vises i figur 2.
4. Nær-plass sublimering kobber behandling
- Css system oppstart
- Sørg for at de mekaniske og diffusjonspumpene er på.
- Åpne prosessgassventilen og juster gassstrømningskontrollknappen manuelt til driftstrykket på 40 mTorr vises på trykkmåleren.
- Angi og slå på CSS-kildene manuelt ved hjelp av proporsjonale integrerte derivatkontroller (PID). De øverste kildetemperaturene som brukes i dette eksperimentet er 330 °C for forvarmingskilden, 170 °C for CuCl-kilden og 200 °C for annealkilden. Bunnkildetemperaturen er 330 °C for forvarmingskilden, 190 °C for CuCl-kilden og 200 °C for annealkilden.
- Slå opp ventilen for diffusjonspumpe og lukk lastsperreportventilen manuelt.
- CuCl behandling på absorber strukturer
- Når kildene har nådd driftstemperaturen, kan prøven lastes inn på prøveholderen:
- Løsne knappen for lastlåsdøren.
- Luft av lastlåsen med en kvart omdreining av UHP nitrogenventilen.
- Åpne lastlåsedøren og bruk en håndholdt luftblåser til å fjerne støvpartikler forsiktig fra prøven. Plasser prøvefilmen side ned på prøveholderen ved hjelp av et par gummi-tipped pinsett, holde prøven på kanten for å unngå avsetning området.
- Lukk ventilen og lukk og stram lastelåsdøren.
- Åpne lastlåspumpen manuelt og la lastlåspumpen under krysstrykket (40 mTorr).
- Når kryssovertrykket er oppnådd, lukker du lastlåspumpen manuelt og åpner gateventilen for lastsperren manuelt.
- Flytt overføringsarmen manuelt inn i forvarming, CuCl og anneale posisjoner sekvensielt. En timer brukes for botiden i hver posisjon. For prøvene som er beskrevet, er botidene henholdsvis 75 s, 5 s og 250 s for forvarming, CuCl og annealkilder.
- Etter glødetrinnet, ta overføringsarmen manuelt tilbake til hjemmeposisjonen og lukk lastsperreportventilen.
- Følg trinn 4.2.1 for å utveksle prøver.
MERK: Når du laster ut en tidligere prøve, er det fortsatt sannsynlig varmt. Fjern prøven med et par gummi-tipped pinsett og la den avkjøles (film side opp) på en metallblokk. Etter Cu-behandlingen kan prøvene lagres en stund, men det anbefales at de lagres i en tørkemiddel under vakuum i ikke mer enn 1 uke for best resultat.
- Når kildene har nådd driftstemperaturen, kan prøven lastes inn på prøveholderen:
5. Fordampning avsetning av tynt tellurium
- Slå på den mekaniske pumpen, forlinjeventilen og diffusjonspumpen ved hjelp av brytere på fordampersystemet. La diffusjonspumpen varmes opp i 20 min.
- Vent og åpne kammeret ved å åpne nitrogenventilen og løfte fordamperkammeret. Last Te inn i aluminabelagt molybdenbåt. Flytt fordamperkammeret tilbake på plass etter at materialet er lastet.
- Angi de riktige innstillingene for Te-avsetning fra en aluminabelagt molybdenbåt i kvartskrystallmonitoren (QCM)-panelet (tetthet = 6,25 g/cm3 og akustisk impedans = 9,81 g/cm2s).
- Åpne kammertoppen for å få tilgang til prøveholderen. Bruk en håndholdt luftblåser til å fjerne støvpartikler forsiktig fra prøven. Legg prøvefilmen ned på prøveholderen og lukk kammertoppen.
- Flytt spaken manuelt inn i roughing-stilling; både roughing og kammertrykk avlesninger bør begynne å falle. La trykket falle under 10 mTorr.
- Vri forlinjeventilen tilbake til forlinjeposisjonen. Vent ~ 30 s for noen kortvarig pigg i trykk som skal løses, og åpne deretter den høye vakuumventilen. Når kammertrykkleseren er basert ut, er riktig avsetningstrykk på 1,0 x 10-5 Torr nådd.
- Slå på strømbryteren, åpne lukkeren og skru opp gjeldende kontroll for å starte avsetning. Det optimale driftsområdet er 90–100 vekselstrømampere slik at avsetningshastigheten vil være ~5–10 Å/s. Avsetningshastigheten, som vises på QCM-avlesningen, kan endres raskt; Derfor må strømmen justeres kontinuerlig under avsetningen for å opprettholde hastigheten mellom 5–10 Å/s.
- Når QCM viser ønsket Te tykkelse (40 nm for prøvene som brukes her), raskt og samtidig slå strømmen til null, slå av strømbryteren og lukk lukkeren.
- Lukk den høye vakuumventilen, åpne nitrogenventilen og fjern prøven fra prøveholderen. Gjenta trinn 5,4–5,8 for avsetning på flere eksempler.
MERK: Etter Te-avsetningen kan prøvene lagres en stund, men det anbefales at de lagres i en tørkemiddel under vakuum i ikke mer enn 1 uke for best resultat.
6. Søknad om kontakt med nikkel tilbake
FORSIKTIG: På grunn av røykfra Ni maling og metyletylketon (MEK), må du alltid kjøre en luftvifte for å sykle luft under denne prosessen.
- Monter prøvene (filmsiden vendt fremover) på en vertikal monteringshylle.
- Sørg for at Ni-applikatorpistolen er ren hele. Hvis ikke, rengjør med MEK.
- Ryggkontakten er en blanding av ledende Ni maling og tynnere på et 2:1-forhold. Før du påfører malingen, rist ryggkontaktløsningen for å sikre fullstendig blanding.
- Hell Ni tilbake kontaktløsning i applikatorpistolen og slå på den vedlagte luftkompressorslangen. Spray et teststykke (dvs. papp) for å sikre at malingen påfører seg jevnt. Hvis det er ensartet, bruk ryggkontakten på prøvene ved å sprøyte løsningen over prøvesettet med en langsom sidebevegelse. La ryggkontakten tørke litt og påfør så mange ganger som nødvendig for fullstendig dekning (vanligvis fungerer fem passeringer bra).
MERK: Ni-løsningen kan tørke og tette applikatorpistolen; Derfor, for å unngå en av-tilstopping sprocess under back-contact søknad, er det viktig å vente ikke mer enn 60 s mellom spray sett. - Slå av luftkompressoren og la ryggkontakten tørke på prøvene i minst 1 t.
7. Avgrense til 25 enheter i små områder
MERK: For å fullføre den tynne filmstrukturen i elektrisk kontaktbare enheter, må filmstabelen avgrenses til små enheter, slik at TCO-frontkontakten og Ni-tilbakekontakten er elektrisk tilgjengelig. Dette gjøres ved hjelp av en metallmaske med mekanisk fjerning av halvlederen.
- Plasser en prøve i metallmasken.
- Plasser den maskerte prøven i hanskerommet og bruk en sifonslange, påfør glasset, beaded media til de umaskerte delene av prøven. Riktig materialfjerning oppnås når maskevinduene blir nesten gjennomsiktige.
- Gjenta denne prosessen med den andre masken slik at ved fullføring av avgrense, vises 25 små areakvadratenheter i et 5 x 5-mønster på prøven. De fullførte områdene er ~0,6 cm2.
- Rengjør filmsiden av prøvene med en bomullstippet applikator dyppet i DI-vann.
- For å minimere sidemotstand i elektriske målinger av de ferdige enhetene, loddet et rutenettmønster mellom enhetene med en indium lodde.
MERK: De fullførte enhetsstrukturene er gitt i figur 1A og figur 1B for cdte- og CdSeTe/CdTe-absorbaterenhetene.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Tilsetning av CdSeTe til en tynn CdTe-absorber forbedrer enhetens effektivitet gjennom overlegen absorbermaterialkvalitet og høyere kortslutningsstrømtetthet (JSC). Figur 3A og figur 3B(tilpasset fra Bothwell et al.8) viser henholdsvis PL og TRPL for enkelt CdTe-absorber- og CdSeTe/CdTe-bilayerabsorberenheter. Både PL- og TRPL-målinger viser tydelig forbedret fotoluminescens med CdSeTe/CdTe-bilayerabsorberen. PL-intensiteten forbedres med en faktor på seks, og TRPL halen levetid, passer med en enkelt eksponentiell til den langsomme delen av forfallet, er 12,6 ± 0,1 ns for bilayer struktur (sammenlignet med 1,6 ± 0,02 ns for monolayer struktur), noe som indikerer bedre CdSeTe materialkvalitet. PL-målingen bekrefter også vellykket inkorporering av CdSeTe-laget. Skiftet i topp PL intensitet, som tilsvarer absorber bånd gap, fra 1,50 til 1,42 eV, bekrefter at lavere bånd gap CdSeTe materialet er operativ i absorber laget.
Høyere JSC i bilayer absorber en er demonstrert av dagens tetthet-spenning (J-V) og quantum effektivitet (QE) målinger, vist i figur 4 og figur 5, henholdsvis. Skiftet i lys J-V kurver langs dagens tetthet aksen vist i figur 4 tilsvarer en endring i JSC fra 24,0 mA / cm2 til 25,5 mA / cm2 for best ytelse CdTe og CdSeTe / CdTe enheter henholdsvis.
QE-målinger av CdTe- og CdSeTe/CdTe-enhetene(henholdsvis figur 5A og figur 5B)viser bilayerenhetens ekstra fotonkonvertering i det lange bølgelengdeområdet og bekrefter økningen i JSC for den enheten. JSC-verdier, bestemt ved å integrere QE-dataene over bølgelengdeområdet19, er 24,6 mA/cm2 for CdTe-enheten og 25,9 mA/cm2 for CdSeTe/CdTe-enheten. Ved hjelp av optiske overføringsdata målt på en 0,5 μm CdSeTe-film, er QE-dataene for bilayerenheten delt inn i gjeldende innsamlede i CdSeTe- og CdTe-lagene8. Dette fremhever den dominerende rollen CdSeTe spiller i absorpsjon. Den nåværende tettheten som samles inn i CdSeTe-laget er 22,9 mA/cm2 sammenlignet med 3,0 mA/cm2 i CdTe-laget, slik at CdSeTe står for ~90 % av den gjeldende samlingen i bilayerabsorberen.
Effektiviteten av en bilayer absorber avhenger av optimalisering av fabrikasjonsprosessen. Opplyste J-V-data i figur 6 viser viktigheten av å optimalisere CdSeTe:CdTe-tykkelsesforholdet: dataene viser en betydelig knekk i den ikke-optimale 1,25 μm CdSeTe/0,25 μm CdTe-enheten. Knekken, sannsynligvis på grunn av ryggbarriereeffekter, genererer en merkbar reduksjon i enhetseffektiviteten til 11,0%. Optimalisert CdCl 2-passivisering er også avgjørende for god enhetsytelse. Tynne CdTe-enheter viser sensitiv avhengighet av CdCl 2-avsetningstid18, og uten CdCl2-passivisering kan enhetseffektiviteten falle til ~ 2%11. Selv om forfatterne har funnet CdCl2 passivation og CdSeTe: CdTe tykkelse forholdet for å være blant de viktigste prosessforhold, optimalisering av alle fabrikasjon stadier og parametere er nødvendig.
Figur 1: Enhetsstruktur av fullførte CdTe-baserte solcelleenheter. (A) En 1,5 μm CdTe absorber enhetsstruktur ble brukt som en referanse for sammenligning med bilayer strukturen. (B) En 0,5 μm CdSeTe/1,0 μm CdTe-enhetsstruktur ble fabrikkert for å forbedre fotovoltaisk effektivitet. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Automatisert in-line vakuum nær-plass sublimeringsavsetningssystem. Vist er en 2D skjematisk gir konfigurasjonsdetaljer for prøveholderen, lastlås, vakuumkabinett og individuelle kilder. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Photoluminescence sammenligning av CdTe og CdSeTe/CdTe-enheter. (A) Peak PL intensitet øker 6-fold med inkorporering av CdSeTe, og topp posisjon skifter til et lavere bånd gap, noe som indikerer vellykket inkorporering av CdSeTe. (B) TRPL hale levetid, passer med en enkelt eksponentiell til den langsomme delen av forfallet, er spesielt lengre for CdSeTe / CdTe enheten enn CdTe-enheten, noe som indikerer bedre materialegenskaper av CdSeTe-laget. Denne figuren er gjengitt fra Bothwell et al.8Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: J-V-sammenligning av CdTe- og CdSeTe/CdTe-enheter. J-V-data under belysning viser en økning i JSC, målt ved nullspenningspunktet, fra henholdsvis 24,0 mA/cm2 til 25,5 mA/cm2 for henholdsvis CdTe- og CdSeTe/CdTe-enhetene. Mørke J-V-data vises også for sammenligning. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: QE-sammenligning av CdTe- og CdSeTe/CdTe-enheter. De (A) QE-dataene til CdTe-enheten og (B) CdSeTe/CdTe-enheten viser en økning i JSC fra 24,6 mA/cm2 til 25,9 mA/cm2,som bestemmes ved å integrere QE-dataene over bølgelengdeområdet. Overføringsmålinger på en 0,5 μm CdSeTe-film ble brukt til å skille QE-signalet i (B) til strøm samlet i CdTe- og CdSeTe-lagene: CdSeTe-laget utgjør ~ 90 % av gjeldende samling i 1,5 μm bilayer-enheten. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 6: J-V-sammenligning av optimaliserte og ikke-optimaliserte CdSeTe/CdTe-enheter. J-V-data under belysning av en CdSeTe/CdTe-enhet med et ikke-optimalisert CdSeTe:CdTe-tykkelsesforhold viser en knekk i kurven og reduksjon i enhetseffektiviteten, noe som understreker viktigheten av å optimalisere CdSeTe:CdTe-tykkelsen. Mørke J-V-data vises også for sammenligning. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Tynne bilayer CdSeTe / CdTe photovoltaic enheter demonstrere forbedringer i effektivitet sammenlignet med sine CdTe kolleger på grunn av bedre materialkvalitet og økt nåværende samling. Slike forbedrede effektiviteter har blitt vist hos bilayer absorbers større enn 3 μm5,7, og nå med optimalisert fabrikasjon forhold, det har blitt vist at økt effektivitet er også oppnåelig for tynnere, 1,5-μm bilayer absorbers.
Optimaliseringen av fabrikasjonsprosessen for tynne bilayer absorbers er forankret i tre hovedmodifikasjoner: substratforvarmetemperatur, CdSeTe: CdTe tykkelsesforhold og CdCl2 passivisering. For riktig CdSeTe-sublimering bør forvarmingstemperaturen til underlaget være ~ 540 °C sammenlignet med ~480 °C for CdTe-sublimering, som oppnås ved å variere substratets oppholdstid i forvarmingskilden. For å forhindre kontaktbarrierer i enheten samtidig som god åpen kretsspenning (VOC),ble det funnet at 0,5 μm CdSeTe/1,0 μm CdTe er det optimale forholdet i de tynne bilayerenhetene, som vist i figur 6. CdCl2 behandling av bilayer absorber, avgjørende for passivisering av korn grenser og fremme av korn vekst og justering12,13,14,15,16, kan være spesielt følsom i tynne absorbatorer18. Det ble fastslått at en mye mindre aggressiv CdCl2-behandling, som involverer både kildetemperaturer og dveletider, var nødvendig for å passivisere de tynne bilayerabsorbatorene18 på riktig måte sammenlignet med tykke bilayerabsorbatorer5.
CSS automatisert in-line vakuumsystem og flerlags, flertrinns fabrikasjonsprosess gir mulighet for modifikasjoner i hele enhetsstrukturen. CdSeTe-laget, sublimasjonsdeponert fra CdSe20Te80-kilden i denne studien, kan også deponeres ved samtidig sublimering fra CdSe- og CdTe-kilder. Noen innledende arbeid har blitt utført ved Colorado State University involverer co-sublimation deponering av CdSeTe med begrenset suksess20. CdSeTe/CdTe-grensesnittet kan også justeres ved å kontrollere interdiffusjonen av CdSeTe- og CdTe-lagene.
Det er ingen målrettet interdiffusjon i de tynne bilayer enhetene som presenteres; Interdiffusjon av lagene fremmes imidlertid i tykkere bilag og oppnås ved å øke glødetiden etter CdCl 2-deponering for en termisk drevet interdiffusjonsprosess5. Kontroll av omfanget av interdiffusjon gjør det mulig for noen band gap engineering av bilayer absorber og kan brukes til å justere foton absorpsjon profiler og nåværende samling i fullførte enheter. Ulike dopants, som gruppe-V dopants6,21,22, kan også innlemmes for å erstatte den historisk brukte Cu dopant. Gruppe-V doping tilbyr høyere oppnåelig absorber doping nivåer av 1.0E17 cm-3, demonstrerer langsiktig stabilitet6, og kan innlemmes sømløst i CSS-deponeringsprosessen ved hjelp av en dopet kilde materiale for sublimering (for tiden blir utforsket av kolleger ved Colorado State University)23,24. Flere lag i tynnfilmstrukturen kan også endres på store eller små måter hvis ønskelig. Alternativene inkluderer fullstendig fjerning av materiale eller utskifting, fabrikasjonsmetodeendringer eller variasjoner i avsetningsforhold eller postavsetningsbehandlinger.
En bilayer eiendom som gjør CdSeTe / CdTe absorber gunstig i forhold til en CdTe absorber fungerer også som en begrensning. Den nedre, 1,42 eV band gap et bilayer absorber vs. 1,50 eV-båndgapet til monolayer CdTe-absorberen øker fotonkolleksjonen for forbedret JSC, men det nedre båndgapet begrenser også den maksimale oppnåelige åpen kretsspenningen (VOC),og begrenser dermed enhetens effektivitet. For å redusere denne begrensningen, er neste trinn i å forbedre den tynne CdSeTe / CdTe-enhetsstrukturen å innlemme et høyere båndgapmateriale på baksiden av enheten for å øke VOC.
Modellering har vist at inkorporering av en tynn, ~ 100 nm, 1,8 eV materiale etter CdTe laget vil skape en ledning band barriere på baksiden og redusere tilbake overflaten rekombinasjon ved å reflektere fotoelektroner og fremover strømelektroner bort fra rekombinasjonsutsatt bakoverflate25,26. Denne "elektronreflektor" strukturen krever en fullstendig utarmet absorber slik at absorbertykkelsen er begrenset til mindre enn 2 μm25, noe som gjør den tynne bilayer absorberen godt egnet for denne konfigurasjonen. Kadmium magnesium telluride (CdMgTe), et høyt bånd gap CdTe legering materiale, er en ideell kandidat for dette laget på grunn av sin tunable band gap og grei inkorporering i eksisterende enhet fabrikasjon prosessen ved co-sublimering eller sputter deponering.
Økt enhetseffektivitet gjennom forbedret strøminnsamling og fotoluminescerende egenskaper av tynne CdSeTe/CdTe bilayer-enheter er viktig for fabrikasjonstid og kostnadsreduksjon, og fremtidige forbedringer av enhetsstrukturen og VOC. CSS automatisert in-line vakuumsystem som brukes til absorber deponering og passivisering i denne studien er bemerkelsesverdig for sin avsetningshastighet. Andre fabrikasjonsmetoder som sputtering og metall organisk kjemisk damp deponering (MOCVD) kan ta mer enn femten ganger så lenge for samme avsetning27,28.
In-line CSS tilbyr også skalerbarhetsalternativer. Fabrikasjonsprosessene som brukes til å gjøre de små områdeforskningsenhetene som presenteres, kan implementeres i større skalaprosesser for PV-modulfabrikasjon med minimalt tap i fabrikasjonsparameterisering. CdSeTe/CdTe bilayer struktur presentert i dette arbeidet bærer også betydning med sin suksess ved hjelp av svært tynn absorber. Spesielt viser enhetseffektivitet nærmer seg 16% med bare en 1,5 μm bilayer absorber fordelen av CdSeTe til CdTe selv i ultratynne absorbater. Tynne absorbatorlag som disse gir ytterligere fabrikasjonstid og materialbesparelser, og muligheten til å utforske en elektronreflektorstruktur for å minimere spenningsunderskuddet som finnes i CdSeTe/CdTe-enheter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Forfatterne vil gjerne takke professor W.S. Sampath for bruk av hans avsetningssystemer, Kevan Cameron for systemstøtte, Dr. Amit Munshi for sitt arbeid med tykkere bilayer celler og supplerende opptak av in-line automatisert CSS vakuum deponering system, og Dr. Darius Kuciauskas for å få hjelp med TRPL-målinger. Dette materialet er basert på arbeid støttet av det amerikanske energidepartementets kontor for energieffektivitet og fornybar energi (EERE) under Solar Energy Technologies Office (SETO) avtalenummer DE-EE0007543.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Alpha Step Surface Profilometer | Tencor Instruments | 10-00020 | Instrument for measuring film thickness |
| CdCl2 Material | 5N Plus | N/A | Material for absorber passivation treatment |
| CdSeTe Semiconductor Material | 5N Plus | N/A | P-type semiconductor material for absorber layer |
| CdTe Semiconductor Material | 5N Plus | N/A | P-type semiconductor material for absorber layer |
| CESAR RF Power Generator | Advanced Energy | 61300050 | Power generator for MgZnO sputter deposition |
| CuCl Material | Sigma Aldrich | N/A | Material for absorber doping |
| Delineation Material | Kramer Industries Inc. | Melamine Type 3 60-80 mesh | Plastic beading material for film delineation |
| Glovebox Enclosure | Vaniman Manufacturing Co. | Problast 3 | Glovebox enclosure for film delineation |
| Gold Crystal | Kurt J. Lesker Company | KJLCRYSTAL6-G10 | Crystal for Te evaporation thickness monitor |
| HVLP and Standard Gravity Feed Spray Gun Kit | Husky | HDK00600SG | Applicator spray gun for Ni paint back contact application |
| MgZnO Sputter Target | Plasmaterials, Inc. | PLA285287489 | N-type emitter layer material |
| Micro 90 Glass Cleaning Solution | Cole-Parmer | EW-18100-05 | Solution for initial glass cleaning |
| NSG Tec10 Substrates | Pilkington | N/A | Transparent-conducting oxide glass for front electrical contact |
| Super Shield Ni Conductive Coating | MG Chemicals | 841AR-3.78L | Conductive paint for back contact layer |
| Te Material | Sigma Aldrich | MKBZ5843V | Material for back contact layer |
| Thickness Monitor | R.D. Mathis Company | TM-100 | Instrument for programming and monitoring Te evaporation conditions |
| Thinner 1 | MG Chemicals | 4351-1L | Paint thinner to mix with Ni for back contact layer |
| Ultrasonic Cleaner 1 | L & R Electronics | Q28OH | Ultrasonic cleaner 1 for glass cleaning |
| Ultrasonic Cleaner 2 | Ultrasonic Clean | 100S | Ultrasonic cleaner 2 for glass cleaning |
| UV/VIS Lambda 2 Spectrometer | PerkinElmer | 166351 | Spectrometer used for transmission measurements on CdSeTe films |
References
- 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 (7107), 19-22 (2006).
- Best research-cell efficiency chart. , Available from: https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html (2019).
- First Solar. First Solar sustainability report. , Available from: http://www.firstsolar.com/-/media/First-Solar/Sustainability-Documents/FirstSolar_SustainabilityReport_Web_2018.ashx (2018).
- Munshi, A., et al. Polycrystalline CdSeTe/CdTe absorber cells with 28 mA/cm2 short-circuit current. IEEE Journal of Photovoltaics. 8 (1), 310-314 (2018).
- Metzger, W. K., et al. Exceeding 20% efficiency with in situ group V doping in polycrystalline CdTe solar cells. Nature Energy. 4, 837-845 (2019).
- Hsiao, K. J. Electroplated CdTe solar technology at Reel Solar. Proceedings of 46thIEEE PVSC. , Chicago, IL. (2019).
- Bothwell, A. M., Drayton, J. A., Jundt, P. M., Sites, J. R. Characterization of thin CdTe solar cells with a CdSeTe front layer. MRS Advances. 4 (37), 2053-2062 (2019).
- Fiducia, T. A. M., et al. Understanding the role of selenium in defect passivation for highly efficient selenium-alloyed cadmium telluride solar cells. Nature Energy. 4, 504-511 (2019).
- Swanson, D. E., et al. Single vacuum chamber with multiple close space sublimation sources to fabricate CdTe solar cells. Journal of Vacuum Science and Technology A. 34, 021202 (2016).
- McCandless, B. E., Sites, J. R. Cadmium telluride solar cells. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering. Luque, A., Hegedus, S. , John Wiley & Sons Ltd. West Sussex, England. 617-662 (2003).
- Abbas, A., et al. Cadmium chloride assisted re-crystallization of CdTe: the effect of annealing over-treatment. Proceedings of 40th IEEE PVSC. , Denver, CO. (2014).
- Munshi, A., et al. Effect of varying process parameters on CdTe thin film device performance and its relationship to film microstructure. Proceedings of 40th IEEE PVSC. , Denver, CO. (2014).
- Metzger, W. K., et al. Time-resolved photoluminescence studies of CdTe solar cells. Journal of Applied Physics. 94 (5), 3549-3555 (2003).
- Moseley, J., et al. Luminescence methodology to determine grain-boundary, grain-interior, and surface recombination in thin film solar cells. Journal of Applied Physics. 124, 113104 (2018).
- Amarasinghe, M., et al. Obtaining large columnar CdTe grains and long lifetime on nanocrystalline CdSe, MgZnO, or CdS layers. Advanced Energy Materials. 8, 1702666 (2018).
- Tencor Instruments. Alpha-Step 100 User's Manual. , Tencor Instruments. Mountain View, CA. (1984).
- Wojtowicz, A., Huss, A. M., Drayton, J. A., Sites, J. R. Effects of CdCl2 passivation on thin CdTe absorbers fabricated by close-space sublimation. Proceedings of 44th IEEE PVSC. , Washington D.C. (2017).
- Kirchartz, T., Ding, K., Rau, U. Fundamental electrical characterization of thin film solar cells. Advanced Characterization Techniques for Thin Film Solar Cells. Abou-Ras, D., Kirchartz, T., Rau, U. , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. Weinheim, Germany. 47 (2011).
- Swanson, D. E., Sites, J. R., Sampath, W. S. Co-sublimation of CdSexTe1-x layers for CdTe solar cells. Solar Energy Materials & Solar Cells. 159, 389-394 (2017).
- McCandless, B. E., et al. Overcoming Carrier Concentration Limits in Polycrystalline CdTe Thin Films with In Situ Doping. Scientific Reports. 8, 14519 (2018).
- Romeo, N., Bossio, A., Rosa, G. The back contact in CdTe/CdS thin film solar cells. Proceedings ISES Solar World Congress 2017. , Abu Dhabi, UAE. (2017).
- Munshi, A. H., et al. Doping CdSexTe1-x/CdTe graded absorber films with arsenic for thin film photovoltaics. Proceedings of 46th IEEE PVSC. , Chicago, IL. (2019).
- Danielson, A. Doping CdTe Absorber Cells using Group V Elements. Proceedings of WCPEC-7. , Waikoloa, HI. (2018).
- Hsiao, K. J. Electron Reflector Strategy for CdTe Thin film Solar Cells. , Colorado State University. Doctoral dissertation (2010).
- Swanson, D. E., et al. Incorporation of Cd1-xMgxTe as an electron reflector for cadmium telluride photovoltaic cells. Proceedings of MRS Spring Meeting and Exhibit. , San Francisco, CA. (2015).
- Wendt, R., Fischer, A., Grecu, D., Compaan, A. D. Improvement of CdTe solar cell performance with discharge control during film deposition by magnetron sputtering. Journal of Applied Physics. 84 (5), 2920-2925 (1998).
- Sudharsanan, R., Rohatgi, A. Investigation of metalorganic chemical vapor deposition grown CdTe/CdS solar cells. Solar Cells. 31 (2), 143-150 (1991).
