Gümüş Nanowire elektrot ve CD tampon katmanı arasında cu (ın, GA) se₂ ince-film güneş pilleri arasında sağlam Nanoölçek temas imalatı

Gümüş nanofil ağları ince film güneş pili uygulamasında geleneksel şeffaf iletken oksitler yerine gelişmekte olan bir teknolojidir. Ancak, altta yatan katmana elektriksel temas bir sorun olmuştur. Protokolümüz gümüş nanowire ağ ve CIGS ince film güneş hücrelerinde altta yatan CdS tampon tabakası arasındaki elektriksel temas özelliğini geliştirmek için basit bir işlem yöntemidir.

Yöntemimiz çok basit, tekrarlanabilir ve ucuz çözüm tabanlı bir süreçtir. Ayrıca mevcut çözüm tabanlı süreç ile karşılaştırılabilir, CIGS ince film güneş pilleri imal etmek. İlk olarak, temizlenmiş cam yüzeyleri dc magnetron'a yükleyin ve eksi altı torr'a dört kez 10 darbe yapmak için pompalayın.

Akış argon gazı, ve 20 militorr çalışma basıncı ayarlayın. Plazmayı açın ve DC çıkış gücünü üç kilowatt'a çıkarın. Hedef temizleme için üç dakika önceden püskürttükten sonra, mobdenum film kalınlığı yaklaşık 350 nanometreye ulaşana kadar mobdenum birikimine başlayın.

Daha sonra, çalışma basıncını 15 militorr'a ayarlayın, çıkış gücünü 3 kilowatt'ta korurken. Mobibdenum toplam kalınlığı yaklaşık 750 nanometre ulaşana kadar mobdenum birikimi devam edin. Mobibdenum kaplı camı, 5 kereden 10'dan eksi 6 torr'a kadar olan vakumun altında önceden ısıtılmış bir co-evaporatöre yükleyin.

İndiyum, galyum ve selenyum efüzyon hücrelerinin sıcaklıklarını ayarlayın ve saniyede sırasıyla 2,5, 1,3 ve 15 angstrom birikimi elde edin. Kuvars kristal mikrodenge tekniğini kullanarak biriktirme oranlarını kontrol edin. 450 santigrat derecelik bir substrat sıcaklığında bir mikrometre kalınlığında indiyum-galyum-selenyum öncül tabakası oluşturmak için mobdenum kaplı cam üzerine indiyum, galyum ve selenyum kaynağı başlar.

15 dakika sonra, indiyum ve galyum kaynaklarını durdurun ve substrat sıcaklığını 550 santigrat dereceye yükseltin. Daha sonra, indiyum-galyum-selenyum öncül üzerine bakır beslemeye başlar ve filmin bakır-to-indium+galyum kompozisyon oranı 1.15 ulaşana kadar devam eder. Bakır tedarik etmeyi bırakın ve indiyum ve galyumun buharlaşması, yaklaşık 2 mikrometre kalınlığında bir CIGS filmi oluşturmak için ilk aşamada0,9 bakır-to-indiyum+galyum kompozisyon oranı ile aynı biriktirme oranlarıyla tekrar buharlaştırın.

Selenyum biriliş hızını ve substrat sıcaklığını saniyede 15 angstrom ve sırasıyla 550 santigrat derecede koruyun. Tam bir reaksiyon sağlamak için, 550 santigrat derece bir substrat sıcaklığında 5 dakika ortam selenyum altında yatırılan CIGS film anneal. Ortam selenyumaltında substrat sıcaklığını 450 dereceye düşürün ve substrat sıcaklığı 250 santigrat derecenin altında olduğunda CIGS biriken substratı boşaltın.

Deiyonize su, kadmiyum asetat dihidrat, tiourea ve amonyum asetat ekleyerek, 250 mililitrelik bir kabın içinde kadmiyum sülfür reaksiyon banyosu çözeltisi hazırlayın. Homojen olana kadar çözeltiyi birkaç dakika karıştırın. Banyo çözeltisine 3 mililitre amonyum hidroksit ekleyin ve 2 dakika karıştırın.

Daha sonra, BIR Teflon örnek tutucu kullanarak reaksiyon banyosu çözeltisi içine CIGS örnek yerleştirin. Bir su ısı banyosu içine reaksiyon banyo yerleştirin, 65 santigrat derece muhafaza. Biriktirme işlemi sırasında reaksiyon banyosu çözeltisini 200 RPM'de karıştırın ve reaksiyonun 20 dakika boyunca devam ederek CIGS'te yaklaşık 70-80 nanometrelik kadmiyum sülfür tampon tabakası oluşturmasını sağlar.

Reaksiyondan sonra, reaksiyon banyosundan numuneyi çıkarın, deiyonize su akışı ile yıkayın ve azot gazı ile kurulayın. Önceden ısıtılmış bir ocakta 30 dakika boyunca 120 santigrat derecede numuneyi verin. 90 mililitre etanol ile mililitre lik 20 miligramlık etanol bazlı gümüş nanotel dağılıma 1 mililitre karıştırarak mililitre başına 1 miligram lık gümüş nanofon dağılımıhazırlayın.

Tüm yüzeyi kapsayacak şekilde bir kadmiyum sülfür CIGS numunesi üzerine seyreltilmiş gümüş nanofon dağılımının 0,2 mililitresini dökün ve numuneyi 1000 RPM'de 30 saniye döndürün. Bunu takiben, gümüş nanoteller 3 kez spin-coat. Spin-kaplamadan sonra, numuneyi önceden ısıtılmış bir ocakta 5 dakika boyunca 120 derecede niçin ısıtın.

Daha önce açıklandığı gibi yeni bir kadmiyum sülfür reaksiyon banyo çözeltisi hazırlayın. Mevduat kadmiyum sülfür daha önce açıklandığı gibi, reaksiyon süresini değiştirmek dışında, gerektiği gibi. Şimdi, optik mikroskopi ile kadmiyum sülfür kaplı gümüş nanotelleryüzey morfolojisi karakterize.

Bir güneş simülatörü ile donatılmış bir akım gerilim kaynağı kullanarak güneş pili performansını ölçün. Cigs güneş hücrelerinin içsel çinko oksit ve gümüş nanofil ağ şeffaf iletken elektrotlar üzerinde standart alüminyum doped çinko oksit ile katman yapıları burada gösterilmiştir. İkinci kadmiyum sülfür tabakası, kararlı bir elektriksel temas oluşturmak için nanoölçekli boşluğa seçici olarak birikebilir.

Kesitsel iletim elektron mikroskobu görüntüleri, kadmiyum sülfür CIGS yapısında gümüş nanoteller ağ üzerinde biriken ikinci kadmiyum sülfür tabakası boyunca ve gümüş nanowire ağ üzerinde biriken ikinci kadmiyum sülfür tabakası boyunca, burada gösterilmiştir. İkinci kadmiyum sülfür tabakası gümüş nanotellerin yüzeyinde düzgün bir şekilde birikir ve çekirdek kabuğu gümüş nanofon yapısındaki kadmiyum tabakası üretilir. İkinci kadmiyum sülfür tabakası kadmiyum tamponu ile gümüş nanonal tabakalar arasındaki hava boşluklarını doldurur ve kararlı elektriksel temas sağlanır.

Çıplak gümüş nanoteller ile bir CIGS ince film güneş pili cihaz performansı, ve çekirdek kabuğu gümüş nanowire şeffaf iletken elektrotlar üzerinde kadmiyum sülfür tabakası burada gösterilmiştir. Kararsız elektriksel temas nedeniyle çıplak gümüş nanoteller ile hücre kötü cihaz performansı vardır. İkinci bir kadmiyum tabakasının birikimi hücre performansını büyük ölçüde artırır.

Protokolümüzdeki en önemli adım gümüş nanoteller ağında ikinci bir CDS katmanı imal etmektir. Cigs ince film güneş pili cihaz performansını ölçerek farklı zaman optimize edilebilir. Biz CIGS sisteminde sağlam nano ölçekli elektrik selakaramı imal etmek için bir yöntem öneriyoruz.

Yöntemimizin, elektriksel temas özelliklerinin geliştirilmesini gerektiren diğer güneş pili sistemlerine uygulanabileceğine inanıyoruz.