Yöntem makalesi

Termal Buharlaşma ve Atomik katman Biriktirme tarafından Record-verimlilik SNS Güneş Pilleri yapma

42.4K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/52705

⸱

22 Mayıs 2015

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, 2Laboratory for Manufacturing and Productivity, Massachusetts Institute of Technology, 3School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, 4Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, 5Department of Chemistry & Chemical Biology, Harvard University

Bu makalede

Özet

Kalay sülfür (SnS), Dünya'da bol miktarda bulunan, toksik olmayan güneş pilleri için aday bir malzemedir. Burada, %4,36 sertifikalı güç dönüştürme verimliliği sağlayan atomik katman biriktirme ve %3,88 sağlayan termal buharlaşma kullanan SnS güneş pillerinin üretim prosedürünü gösteriyoruz.

Özet

Metal sülfid (SNS) Toprak-zengin, toksik olmayan, güneş hücreleri için aday emici bir malzemedir. SNS kolay faz kontrol ve uyumlu termal buharlaştırma yoluyla hızlı bir büyüme sunar ve kuvvetle görünür ışığı emer. Bununla birlikte, uzun bir süre için SNS güneş hücreleri kayıt güç konversiyon randımanı% 2 altında kalmıştır. Son zamanlarda biz atom tabakası birikimi ile yatırılan SNS kullanarak 4.36% yeni sertifikalı rekor verimliliği gösterdi ve% 3.88 termal buharlaşma kullanarak. Burada, bu kayıt güneş pilleri için imalat prosedürü tarif edilmiştir ve imalat sürecinin istatistiksel dağılımı rapor edilmiştir. tek bir alt-tabaka üzerinde ölçülen etkinlik standart sapma, tipik olarak% 0.5 üzerinde değildir. Yüzey seçimi ve temizlik dahil tüm adımlar, Mo açıklanan arka teması (katot), SNS biriktirme, tavlama, yüzey pasivasyon, Zn (O, S) tampon tabaka seçimi ve birikimi, şeffaf iletken (anot) birikimi ve metalleşme için sıçratma. Her substrat biz aktif alan 0.25 cm 2 ile 11 ayrı cihazlar, her imal. Dahası, simüle güneş ışığı altında akım-gerilim eğrileri yüksek kapasiteli ölçümleri ve değişken ışık önyargı ile dış kuantum verimi ölçümü için bir sistem tarif edilmektedir. Bu sistemle biz otomatik bir şekilde ve asgari sürede tüm 11 cihazlarda tam veri setlerini ölçmek mümkün. Bu sonuçlar büyük örnek setleri okuyan yerine yüksek performanslı cihazlarda yoğunlaşmak değerini göstermektedir. Büyük veri setleri ayırt ve cihazları etkileyen bireysel kayıp mekanizmaları düzeltmek için bize yardımcı olur.

Giriş

İnce film fotovoltaik (PV) ilgi ve önemli araştırma faaliyeti çekmeye devam. Ancak, PV pazarının ekonomi hızla değişen ve ticari açıdan başarılı ince film PV gelişmekte olan daha zorlu bir umudu haline gelmiştir. Eşit koşullarda gofret tabanlı teknolojiler üzerinde üretim maliyet avantajı artık hafife alınabilir, hem verimlilik ve maliyet iyileştirmeleri aranmalıdır. 1,2 biz bir emici malzeme olarak SNS geliştirmek için seçmiş bu gerçeğin ışığında ince film PV. SNS düşük üretim maliyeti çevirmek olabilir içsel pratik avantajları vardır. Yüksek verimleri ortaya konabilir, o ticari ince film PV CdTe için bir drop-in yedek olarak düşünülebilir. Burada, son zamanlarda bildirilen rekor SNS güneş hücreleri için fabrikasyon işlemi gösterilmektedir. Biz alt tabaka seçimi, çökelme koşulları, cihaz düzeni ve ölçüm protokolleri gibi pratik yönleriyle ele.

SNS, toksik olmayan bir toprak-bol ve ucuz elemanları (teneke ve sülfür) oluşmaktadır. SNS 1.1 eV dolaylı bandaralıklı ile inert ve çözünmeyen yarı iletken katı (mineral adı Herzenbergite) 'dir, 1.4 eV yukarıdaki enerji foton güçlü ışık emme (α> 10 4 cm-1) ve taşıyıcı konsantrasyonu ile içsel p tipi iletkenlik aralığında 15 Ekim-17 Ekim cm -3 - 3. Önemli 7, SNS örtüşecek buharlaşır ve 600 ° C 'ye kadar faz stabil olan 8,9 Bu SNS termal buharlaştırma (TE) ve yüksek tarafından tevdi edilmesi anlamına gelir. CdTe güneş hücrelerinin üretiminde kullanılan gibi -Hızlandırın kuzeni kapalı alan süblimasyon (CSS). Ayrıca, SNS faz kontrol özellikle Cu (In, Ga) (S, Se), 2 (CIGS) ve Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) de dahil olmak üzere, pek çok ince film fotovoltaik malzeme için daha çok daha basit olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, hücre efrasyonlarımız SNS PV ticarileştirilmesine birincil engel olarak duruyor ve SNS zamanlar yüksek verimleri laboratuvar ölçeğinde gösterilmiştir CdTe için bir drop-in yerine düşünülebilir. Ancak bu etkinlik engeli ardı edilemez. Biz rekor verimliliği ticari gelişimini teşvik etmek amacıyla,% 4 ~ dan, dört bir faktör tarafından% 15 artırmak gerekir tahmin ediyoruz. CSS ile yüksek kaliteli SNS ince filmlerin bir drop-in CdTe için yedek da gerektirecektir büyüme ve SNS doğrudan yetiştirilebilir hangi bir n tipi ortağı malzeme geliştirme gibi SNS geliştirilmesi.

Aşağıda iki farklı biriktirme teknikleri, atomik tabaka biriktirme (ALD) ve TE kullanarak kayıt SNS güneş hücreleri üretmek için adım-adım prosedürü tarif edilmektedir. ALD bir yavaş büyüme yöntemidir ancak güncel yüksek verimlilik cihazları vermiştir. TE daha hızlı ve endüstriyel ölçeklenebilir, ancak verimlilik ALD kalıyor. TE farklı SNS biriktirme yöntemlere ek olarakve ALD güneş pilleri tavlama, yüzey pasivasyon ve metalle kaplama adımlarla biraz farklıdır. Cihaz imalat adımları Şekil 1 'de numaralandırılır.

Prosedürü anlattıktan sonra, sertifikalı kayıt cihazları ve ilgili örnekler için test sonuçları sunulmuştur. rekor sonuçları önceden bildirilmiştir. İşte odak tipik bir işlem çalıştırmak için sonuçların dağılımı üzerinde olduğunu.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. Yüzey Seçimi ve Kesme

  1. Satınalma kalın termal oksit ile Si gofret cilalı. Burada bildirilen cihazlar için, 300 nm veya daha kalın termal oksit ile 500 mikron kalınlığında gofret kullanın. Yüzey seçim kriterleri Tartışma bölümünde ele alınmıştır.
  2. Spin kat tipik bir pozitif fotorezist ile gofretin cilalı tarafı (SPR 700 veya PMMA A. 495) ve yumuşak fırında (100 ° C'de 30 sn).
    Not: Bu bir sonraki kesim aşamasında hasar veya bulaşmayı önlemek için koruyucu bir tabakadır.
  3. 1 "× 1" (25.4 x 25.4 mm 2) kare yüzeyler halinde gofreti kesmek için bir kalıp gördüm kullanın.

2. Yüzey Temizleme

  1. 60 ° C - 45 °, 5 dakika boyunca iyonu giderilmiş (Di) su içinde bir ultrason banyosunda, ardından sıkıştırılmış azot tabancası kullanılarak adımı kesme sonucu parçacıkları ve diğer tortu çıkarın.
  2. Ultrasonik ba ile fotodirenç katmanı kaldırın60 ° C - 45 °, 5 dakika boyunca aseton içinde inci.
  3. Aseton, etanol ve izopropil alkol: 60 ° C - 5 45 dakika boyunca 3 daha sonra ultrasonik banyo, tüm maruz kalan alt-tabakanın temizlenmesi. Substratlar kuvars taşıyıcıya devam ederken, sıkıştırılmış azot tabancası ile kurutulması suretiyle bitirin.

3. Mo Püskürtme

  1. Bir yüksek vakum püskürtme sistemi içine temiz Si / SiO2 yüzeylerde yükleyin. Alt tabaka plaka Unheated ve alt tabaka dönme etkin olduğundan emin olun. 2 ile eğik magnetron silahlarla ticari sistem "hedefler ve yaklaşık 4 bir atış mesafesi" Burada bildirilen cihazların işlem için.
  2. Nispeten yüksek arka plan basınç Ar gibi 10 mTorr ilk katman (yapışma tabakası) yatırın. 360 nm kalınlığında 2.6 a / sn'lik bir büyüme oranı veren 180 W bir püskürtme gücünü (DC), ve bir birinci Mo katmanı ile Burada bildirilen cihazlar, işlem için.
  3. Ikinci yatırınnispeten düşük arka plan basınç Ar gibi 2 mTorr de katman (iletken tabaka). Birinci tabaka (180 W) ile aynı püskürtme gücünü kullanın ve aynı kalınlıkta mevduat.
    Not: Burada bildirilen cihazlar ilk katman aynı kalınlıkta nm 360, bir ikinci Mo tabakası vardı.
  4. Mo birikimi sonra, SNS biriktirme aşamasında kadar vakum altında yüzeylerde saklayın.

4. SNS Biriktirme

Not: ALD birikim tekniği alt bölüm 4.1 içinde tarif edilmektedir ve TE yerleştirme alt bölüm 4.2 içinde tarif edilmektedir. ALD yerleştirme sistemi, Şekil 2 'de gösterilmiştir, ve TE yerleştirme sistemi, Şekil 3' de gösterilmiştir.

  1. ALD mevduat SNS
    1. Reaktöre yüklemeden önce organik parçacıkların ayrılması için 5 dakika boyunca UV ozon temizleyici Mo substratlar koydu. Sonra alt tabaka tutucu alt tabakaları yerleştirmek ve biriktirme bölgeye yerleştirin.
    2. Fırın tempe Dengelenmesindebirikmesini başlamadan önce 200 ° C de süreyle.
    3. Bis reaksiyonu (N, N '-diisopropylacetamidinato) -kalay (II): [Sn 2, burada Sn (AMD) olarak adlandırılır (2 MeC (N -iPr)) 2] ve hidrojen sülfid (H SNS ince filmler büyütün 2S) 4.
      1. Sn (AMD), 95 ° C'lik sabit bir sıcaklıkta 2 öncüsünü tutun. Biriktirme bölgeye fırında konteynerden Sn (amd) 2 buharın teslim yardımcı olmak için saf N 2 gazı kullanın. Her ALD döngüsü sırasında, Sn (amd) tedarik üç doz 1.1 Torr saniyenin toplam maruz kalma 2 habercisi.
      2. Kükürt kaynağı olarak N2 içinde% 4 H2 S bir gaz karışımı kullanın. Hidrojen sülfür buharına maruz doz başına 1.5 Torr ikinci olduğundan emin olun. H 2 S kısmi basıncı ve N 2 H 2 S toplam basınç sırasıyla 0.76 Torr ve 19 Torr olduğundan emin olun.
    4. Set tSn öncüsü dozu ve H 2 S dozu arasındaki süre pompalama o birikimini hızlandırmak amacıyla (kısa çoğu diğer konvansiyonel ALD prosedürlerine göre) sadece 1 sn olmak.
      Not: Sn öncüsü tamamen bu kısa pompalama zaman kaldırılmaz Çünkü H 2 S geldiğinde, bazı kalıntı Sn öncüsü olmaya devam etmektedir. Böylece işlem darbeli CVD işlemi olarak tarif edilebilir. SNS filmin büyüme oranı 0.33 Å / devir veya 0.04 Å / sn.
  2. TE tarafından Mevduat SNS
    1. Işlem odası basıncı 2 x 10 -7 Torr ya da daha düşük olduğundan emin olun. Yük kilidi sayesinde odasına yükleyin yüzeyler. Tek bir klip ile ya da alt tabaka plakaya aşağı vidalanır uygun boyutta cepli özel bir substrat tutucu ile iki plaka yüzeylerde tutun.
    2. Onların ayar için kaynak ve yüzey ısıtıcıları rampa. Burada bildirilen cihaz için yüzey sıcaklığı 240 ° C'dir ve büyüme oranı 17 / sn; 610 ° C (kaynak tozu tek yük için zaman gerekli kaynak sıcaklığı artar) - aralığındaki 550 kaynak sıcaklığını ayarlamak bu büyüme oranını elde etmek. Hedef film kalınlığı 1.000 nm.
    3. Öncesi ve işlem odasına QCM kolunu hareket ettirerek SNS film biriktirme sonra kuvars kristal monitör (QCM) ile biriktirme hızı ölçün. QCM alt-tabaka bir büyüme konumuna hareket ettirilebilir, böylece bu ölçüm için alt-tabaka oluşturulur.
      Not: biriktirme hızı 3 saat bir birikim süresi boyunca oldukça sabit kalır (0.05 Å / sn sapma ±).
    4. Birikimi sonra havaya havalandırma önce geri yükleme kilide örnekleri aktarın. Hızlı bir şekilde vakumla ya da bir sonraki işleme aşamasından önce bir atıl atmosfer izolasyon kutusu ya depoya hava yoluyla numune taşıma.
      Not: Tipik kasıtsız hava pozlama süresi yaklaşık 3 dk. Tipik saklama süresi bir gün ve aw arasındaeek.

5. SNS Tavlama

Not: Bu adım ALD ve TE güneş hücreleri için biraz farklı yapılır. ALD güneş pilleri için tavlama işlemi alt bölüm 5.1'de anlatılan ve TE güneş hücreleri için prosedür alt bölüm 5.2 içinde tarif edilmektedir. tavlama amacı Tartışma bölümünde ele alınmıştır.

  1. H 2 S gazı ALD yetiştirilen SNS filmleri tavlama.
    Not: Bu adım, ALD büyüme için kullanılan aynı sistem içinde gerçekleştirilir.
    1. 40 sccm'lik 10 Torr basınçta bir akış oranında saf H 2S gazı (saf% 99.5) kullanın.
    2. 400 ° C arasında bir sıcaklığa SNS film ısı ve H 2S gaz ortamında 1 st için tutun. Gaz sıcaklığı Ramping ve aşağı olmak üzere, tüm süreç boyunca akan emin olun.
  2. H 2 S gazı TE-yetiştirilen SNS filmleri tavlama. Özel bir tüp fırında bu adımı gerçekleştirin.
    1. Yük incifırının sıcak bölge bölgeye temiz bir kuvars plaka ve slayt üzerine e örnekleri.
    2. Fırın kapatıldıktan sonra, saf N2 ile üç kez temizlemek ve taban baskı aşağı pompa sağlar.
    3. 28 Torr'da% 4, H 2 S 100 sccm'lik gaz akışını oluşturulması.
    4. 10 dakika boyunca 400 ° C'ye kadar bir sıcaklık rampası. Numuneler sıcak bölgede yardım almadan soğumaya bırakın, sonra, 1 saat boyunca 400 ° C'de tutun. Numuneler 60 ° C altında serin kadar sabit bir H2 S gaz akışı ve basıncı korur. Örnekleri çıkarın ve ya bir sonraki aşamada hemen devam etmek veya bir inert gaz, eldivenli bir kutu içinde depolanması içine yerleştirin.

Yerli Oksit 6. SNS Yüzey Pasivasyon

Not: Bu adım ALD ve TE güneş hücreleri için biraz farklı yapılır. Alt bölümde 6.1 içinde ALD güneş pilleri için yüzey pasivasyonu prosedürü tarif edilmiştir ve TE güneş hücreleri için prosedür alt bölümde anlatılan6.2. Bu adımın işlevi daha ayrıntılı bir tartışma bölümünde ele alınmıştır.

  1. ALD yetiştirilen numuneler için, ALD tarafından Adada 2 ince bir tabaka büyür.
    Not: SNS büyümesi için kullanılandan daha başka bir reaktör kullanılır.
    1. Kalay siklik amid reaksiyonu ile SNO 2 büyümek [(1,3-bis (1,1-dimetiletil) -4,5-dimetil- (4R, 5R) -1,3,2-diazastannolidin-2-iliden) Sn (II)] ve hidrojen peroksit (H2O 2). 43 ° C de bir fırında ve oda sıcaklığında, bir kabarcık içinde H2O 2 siklik amid kalay öncü saklayın.
    2. Birikimi için 120 ° C de alt-tabaka sıcaklığı muhafaza edin.
    3. 5 döngü, toplam sırasıyla döngü başına 0.33 ile 1.5 Torr ikinci kullanılarak kalay öncü ve H2O 2, Açığa. X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) analizi 10 ile ölçülen sonuçlanan SnO 2 kalınlığı 0.6 0.7 nm olup olmadığını kontrol edin.
  2. TE-yetiştirilen numuneler için, thi oluşturmakHava maruz kalma Sno 2 n tabakası.
    1. 24 saat laboratuvar ortam havası örnekleri Açığa. XPS analizi ile ölçülen sonuçlanan SnO 2 kalınlığı yaklaşık 0.5 nm olup olmadığını kontrol edin.
      Not: Tipik RT C 24 ± 1 ° ve tipik nem (yaz aylarında daha yüksek)% 45 ±% 13 olduğu; Burada bildirilen cihazlar için, değerleri sırasıyla 24.6 ˚C ve <% 30 idi.

Zn 7. Biriktirme (O, S) / ZnO Tampon Katman

Not: Bu adım ALD ile SNS büyüme için kullanılan aynı ALD odasında gerçekleştirilir.

  1. ALD ile N katmanı: Bir Zn (O, S) büyütün.
    1. 120 ° C de alt-tabaka sıcaklığı muhafaza edin.
    2. Büyüme Zn (O, S): dietilçinko reaksiyonu (Zn (Cı 2H 5) 2, DEZ), iyonu giderilmiş su (H2O) 2 S N2 içinde% 4, H, ve amonyaktan ALD N (NH 3) 11. Bubbler contai Mağazaoda sıcaklığında Ning DEZ. Bir döngü dizisi kullanın [DEZ-H 2 O-DEZ-NH 3] 14 - [DEZ-H 2 S] 1 ve bu süper döngüsü 12 kez tekrarlayın. Amonyak maruz 11 Torr ikinci olduğundan emin olun.
    3. Rutherford gerisaçılımı spektroskopisi 12 ile ölçüldüğünde elde edilen filmde, S / Zn oranı, 0.14 olduğunu kontrol edin ve filmin kalınlığı yaklaşık olarak 36 nm olduğu.
  2. ALD tarafından ZnO katmanı büyütün.
    1. 120 ° C de alt-tabaka sıcaklığı muhafaza edin.
    2. DEZ-H 2 O 50 ALD döngüleri ile ZnO büyüyecek
      Not: Elde edilen ZnO filmin kalınlığı yaklaşık 18 nm'dir.

Şeffaf İletken Oksit 8. Biriktirme (TCO), indiyum kalay oksit (ITO)

  1. (610 mikron) alüminyum levha 6061 laboratuvar lazer kesici kullanarak "bir 0.024 İTO gölge maskeleri kesin.
    Not: maskeleri 0.25 cm 2 olan 11 dikdörtgen cihazları tanımlamakboyutu artı optik yansıtma ölçümleri için kullanılan bir köşede büyük bir ped, bakınız Şekil 4.
  2. Bir maske hizalama cihazları ve maskeler takın.
    Not: Bu yerde maskeleri sabitlemek için iç içe alt tabaka için cepler ve maske ve klipleri ile bir alüminyum levha olduğunu.
  3. Reaktif magnetron püskürtme yoluyla Mevduat ITO.
    1. Yaklaşık 80 alt tabakayı ısıtın - 90 ˚C ve yüzey rotasyonunu sağlar.
    2. 4 mTorr toplam basınçta 40 / 0.1 sccm Ar / O 2 gaz akışı ile 65 W RF püskürtme güçte (2 O 3 / SnO 2 90/10 ağırlık.% Saf% 99,99 olarak) 2 inç çaplı İTO hedef kullanın.
    3. 240 nm kalınlığında İTO filmi büyütün.
      Not: Bu parametreler ile, aralık 0.5 Å / sn ve sac dirençleri büyüme oranları 60 - 40 Ω / metrekare elde edilir.

9. Metalizasyon

  1. 127 mikron kalınlığında Austen'ın kesilmiş metallization gölge maskeleriITIC paslanmaz çelik sac.
    Not: Bu maskeler ticari bir şirket tarafından + 10 / -5 mm toleransı ile kesilir. Metal model 2 1,5 mm ile ayrılmış parmaklar, her 7 mm uzunluğunda ve 1 x 1 mm 2 kişi pad, bakınız Şekil 4 oluşuyor.
  2. Adım 8.2 gibi bir maske hizalama cihazları ve maskeler takın.
  3. Elektron ışını buharlaştırma yoluyla (TE cihazlar için) Mevduat Ag ya da (ALD cihazlar için) Ni / Al.
    1. Bir elektron ışını metal buharlaştırma sistemi substrat plakası üzerine Dağı maske hizalama. 1 x 10 -6 Torr altında bir taban basıncına kadar pompalayın.
    2. 2 a / sn'lik bir hızda metal buharlaştırın. 500 nm toplam metal kalınlığını yatırın.

10. Cihaz Karakterizasyonu

  1. Simüle karanlık ve AM1.5 güneş ışığında tüm aygıtlarda - ("V J") ölçümleri Akım gerilim gerçekleştirin.
    1. V veri fr - J toplayarak güneş simülatörü kalibrekalibre silisyum güneş pili ve AM1.5 güneşlenme için kalibre akım değeri ulaşana kadar güneş simülatörü lamba gücü ve yüksekliğini ayarlayarak om.
    2. Üst (anot, Ag veya Al) ve altta (katot, Mo) katmanları hem irtibata bakır berilyum çift prob ipuçlarını kullanarak dört telli modunda cihazlar başvurun. Bir neşter bıçağı ile tampon ve SNS katmanlarını tırmalama ile alt tabaka başvurun.
    3. Tedbir aydınlık ve karanlık J - kaynak gerilimine göre bir kaynak metre kullanılarak ve mevcut ölçüm V verileri.
      Not: Cihazlar genellikle 0.5 ± aralığında ölçülür V. cihazlar gerilim süpürür yönüne veya oranına duyarlı değildir. Rutin testler için bir alan tanımlayan ışık diyafram daha detaylı bilgi için tartışma bölümüne bakın kullanılmaz.
  2. Değişken ışık ve gerilim önyargı ile, tüm aygıtlarda dış kuantum verimi (EQE) ölçümleri yapın.
    1. RESPO ölçülerek EQE sistemi kalibreSi kalibrasyon fotodiyot nse.
      Not: Yazılımın buna göre ışık seviyesini ayarlamak için bir NIST-destekli standart ile yapılan ölçümlerde bu verileri karşılaştırır.
    2. Adım 10.1.2 olarak, dört telli yöntemini kullanarak cihazları kurun.
    3. 270 1.100 nm dalga boyu aralığında 100 Hz doğranmış monokrom ışık numuneyi aydınlatır ve elde edilen akım ölçer ticari bir sistemi kullanarak EQE ölçün. Üreticinin standart işletim prosedürüne göre, bu ölçümü yapın.
    4. Değişken gerilim ve beyaz ışık önyargı ile EQE ölçümü tekrarlayın. Gerilim önyargı ve hafif bir önyargı kaynağı bir halojen lamba temini için bir sourcemeter kullanın. Hem ileri hem de cihazları ölçün ve gerilim önyargı ters ve ~ 1 Suns kadar değişken beyaz ışık yoğunluğu altında.
    5. İç dış dönüştürmek amacıyla bir entegre küre ile bir spektrofotometre kullanılarak İTO üst yüzeyin optik yansıtma (% R) ölçünkuantum verimi (IQE). Üreticinin standart işletim prosedürüne göre, bu ölçümü yapın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Yukarıda açıklandığı gibi Şekiller 6-8 sonuç iki temsilci "taban" TE-yetiştirilen numuneler için gösterilmiştir. Işıklı J - Bu iki numune için V verilerinin Şekil 6'da çizilen ilk örneği ("SnS140203F") daha önce bildirilmiştir 3.88% onaylı verimle ürünü verdi 9 Örnek JV dağılımı da her bir örnek için gösterilmiştir... Belirli bir ön voltajın için, bu dağılımlar olarak hesaplanmıştır

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Yüzey seçimi temizliği

Okside Si levha alt tabaka olarak kullanılır. yüzeyler Oluşan güneş hücreleri için mekanik destek ve onların elektriksel özellikleri önemli değildir. Ticari olarak satın alınan Si gofret ticari olarak satın alınan bir cam gofret daha tipik olarak temiz olduğundan Si levha cam tercih edilir ve bu alt-tabaka temizlemede zaman kazandırır. Si ayrıca büyüme ve tavlama sırasında daha eşit ısıtma neden cam, daha yüksek ısıl iletkenliği substratların. Ticari o...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Teşekkürler

Yazarlar sertifikalı JV ölçümleri için Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) Paul Ciszek ve Keith Emery teşekkür etmek istiyorum, Riley Brandt (MİT) fotoelektron spektroskopisi ölçümleri için, ve hipotez testi bölümü için ilham için Jeff Cotter (ASU). Bu çalışma hibe 02.20.MC11 altında Bosch Enerji Araştırma Ağı aracılığıyla sözleşme DE-EE0005329 altında Sunshot Girişimi aracılığıyla ABD Enerji Bakanlığı ve Robert Bosch LLC tarafından desteklenmektedir. V. Steinmann, R. Jaramillo, K. Hartman desteğini sırasıyla Alexander von Humboldt vakıf, bir DOE EERE Doktora Sonrası Araştırma Ödülü ve Intel Doktora Bursu, kabul. Ödül ECS-0335765 altında Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenen Harvard Üniversitesi Nano Sistemleri Merkezi'nin bu iş yapılmış kullanımı.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Kuvars gofret taşıyıcıQuartz, Gainesville, TXısmarlama tasarım
Püskürtme sistemiPVD ÜrünlerYük kilitli yüksek vakumlu püskürtme sistemi
N2>Airgas Inc.'de %4 H2
%99,5 H2SMatheson TrigasG1540250
SnS tozuSigma Aldrich741000-5G
Efüzyon hücresiVeeco35-LTDüşük sıcaklık, tek filamentli efüzyon hücresi
dietilçinko (Zn (C < sub > 2 < / sub >H < sub > 5 < / sub>) 2< / sub>)Strem Chemicals93-3030
Lazer kesiciElectroxScorpian G2ITO gölge maskeleri için kullanılır
ITO püskürtme hedefi (In2< / sub > O < sub > 3 < / sub> / SnO < sub > 2 < / sub > 90/10 ağırlıkça% 99.99 saf)Kurt J. LeskerEJTITOX402A4
Metalizasyon gölge maskeleriMicroConnexısmarlama tasarım
Elektron Işını EvaporatörDentonyüksek vakumlu metal evaporatörü
Newport Oriel91194AM1.5G filtre kullanan 1.300 W Xe lambası
SpektrofotometrePerkin ElmerLambda 950 UV-Vis-NIR150 mm Spektralon kaplı entegre küre
Kalibre edilmiş Si güneş piliPV ÖlçümleriBK-7 pencere camı
Çift prob uçlarıAccuprobe
Souce-meterKeithley2400
Kuantum verimlilik ölçüm sistemiPV ÖlçümleriQEX7
Kalibre Edilmiş Si fotodiyotPV Ölçümleri
Yüksek verimli güneş pili test istasyonuPV Ölçümleriısmarlama tasarım
İnert pompa yağıDuPontKrytoxPFPE yağı, sınıf 1514; satıcı: Eastern Scientific
H2S dayanıklı elastomer o-ringlerDuPontKalrezbileşiği 7075; satıcı: Marco Rubber
H2S dayanıklı elastomer o-ringlerMarco RubberMarkezbileşiği Z1028
H2S dayanıklı elastomer o-ringlerSeals Eastern, Inc.Aflassatıcısı: Marco Rubber
X02NI96C33A5626 Yük kilitli AM1.5 güneş simülatörü ile K1C8C1F

Kaynaklar

  1. Woodhouse, M., Goodrich, A., et al. Perspectives on the pathways for cadmium telluride photovoltaic module manufacturers to address expected increases in the price for tellurium. Solar Energy Materials and Solar Cells. 115, 199-212 (2013).
  2. Bloomberg New Energy Finance University 2013 - renewable energy, CCS, EST. , Available from: http://about.bnef.com/presentations/bnef-university-renewable-energy-ccs-est/ (2013).
  3. Ramakrishna Reddy, K. T., Koteswara Reddy, N., Miles, R. W. Photovoltaic properties of SnS based solar cells. Solar Energy Materials and Solar Cells. 90 (18-19), 3041-3046 (2006).
  4. Sinsermsuksakul, P., Heo, J., Noh, W., Hock, A. S., Gordon, R. G. Atomic Layer Deposition of Tin Monosulfide Thin Films. Advanced Energy Materials. 1 (6), 1116-1125 (2011).
  5. Noguchi, H., Setiyadi, A., Tanamura, H., Nagatomo, T., Omoto, O. Characterization of vacuum-evaporated tin sulfide film for solar cell materials. Solar Energy Materials and Solar Cells. 35, 325-331 (1994).
  6. Hartman, K., Johnson, J. L., et al. SnS thin-films by RF sputtering at room temperature. Thin Solid Films. 519 (21), 7421-7424 (2011).
  7. Tanusevski, A. Optical and photoelectric properties of SnS thin films prepared by chemical bath deposition. Semiconductor Science and Technology. 18 (6), 501(2003).
  8. Sharma, R. C., Chang, Y. A. The S−Sn (Sulfur-Tin) system. Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 7 (3), 269-273 (1986).
  9. Steinmann, V., Jaramillo, R., et al. 3.88% Efficient Tin Sulfide Solar Cells using Congruent Thermal Evaporation. Advanced Materials. 26 (44), 7488-7492 (2014).
  10. Sinsermsuksakul, P., Sun, L., et al. Overcoming Efficiency Limitations of SnS-Based Solar Cells. Advanced Energy Materials. 4 (15), 1400496(2014).
  11. Hejin Park, H., Heasley, R., Gordon, R. G. Atomic layer deposition of Zn(O,S) thin films with tunable electrical properties by oxygen annealing. Applied Physics Letters. 102 (13), 132110(2013).
  12. Palmetshofer, L. Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS). Surface and Thin Film Analysis. , Available from: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9783527636921.ch11/summary 191-202 (2011).
  13. Scofield, J. H., Duda, A., Albin, D., Ballard, B. L., Predecki, P. K. Sputtered molybdenum bilayer back contact for copper indium diselenide-based polycrystalline thin-film solar cells. Thin Solid Films. 260 (1), 26-31 (1995).
  14. Malone, B. D., Gali, A., Kaxiras, E. First principles study of point defects in SnS. Physical Chemistry Chemical Physics. 16, 26176-26183 (2014).
  15. Vaux, D. L. Research methods: Know when your numbers are significant. Nature. 492 (7428), 180-181 (2012).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Kalay S lf r G ne PilleriMolibden S ratmainko Oksi S lf r Tampon Tabakandiyum Kalay Oksit BiriktirmeAk m Gerilim l mHarici Kuantum Verimlili iAltl k Haz rlamaCihaz Fabrikasyonu

İlgili makaleler