Faire Enregistrez-efficacité SnS cellules solaires par évaporation thermique et Atomic Layer Deposition

Rafael Jaramillo; Vera Steinmann; Chuanxi Yang; Katy Hartman; Rupak Chakraborty; Jeremy R. Poindexter; Mariela Lizet Castillo; Roy Gordon; Tonio Buonassisi

doi:10.3791/52705

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Article de méthode

Faire Enregistrez-efficacité SnS cellules solaires par évaporation thermique et Atomic Layer Deposition

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DOI :

10.3791/52705

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22 mai 2015

Rafael Jaramillo²^,⁴ , Vera Steinmann¹^,² , Chuanxi Yang³ , Katy Hartman²^,⁴ , Rupak Chakraborty¹^,² , Jeremy R. Poindexter²^,⁴ , Mariela Lizet Castillo² , Roy Gordon⁵ , Tonio Buonassisi¹^,²

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

Dans cet article

Résumé

Le sulfure d’étain (SnS) est un matériau candidat pour les cellules solaires non toxiques abondantes sur Terre. Ici, nous démontrons le processus de fabrication des cellules solaires SnS en utilisant le dépôt de couche atomique, qui donne un rendement de conversion de puissance certifié de 4,36 %, et l’évaporation thermique qui donne un rendement de 3,88 %.

Résumé

Le sulfure d'étain (SnS) est un matériau absorbeur d'candidat pour des cellules solaires Terre-abondantes, non-toxiques. SnS offre un contrôle de phase facile et une croissance rapide par évaporation thermique congruent, et il absorbe fortement la lumière visible. Cependant, pendant longtemps le record de conversion de puissance efficacité des cellules solaires SnS est resté en dessous de 2%. Récemment, nous avons démontré l'efficacité de nouveaux records certifiés de 4,36% à l'aide de SnS déposés par dépôt de couches atomiques, et 3,88% en utilisant l'évaporation thermique. Voici la procédure de fabrication de ces cellules solaires records est décrite, et la distribution statistique du processus de fabrication est rapporté. L'écart-type de l'efficacité mesurée sur un seul substrat est typiquement supérieure à 0,5%. Toutes les étapes y compris la sélection et le nettoyage substrat, Mo pulvérisation cathodique pour le contact arrière (cathode), le dépôt SnS, le recuit, la passivation de surface, Zn (O, S) Sélection de la couche tampon et le dépôt, conducteur transparent (anode) dépôt, et la métallisation sont décrits. Sur chaque substrat nous fabriquons 11 appareils individuels, chacun avec zone active de 0,25 cm ^2. En outre, un système pour les mesures à haut débit de courbes courant-tension sous la lumière solaire simulée, et la mesure du rendement quantique externe de partialité de lumière variable est décrite. Avec ce système, nous sommes capables de mesurer des ensembles de données complètes sur l'ensemble des 11 appareils de manière automatisée et en un temps minimal. Ces résultats illustrent la valeur d'étudier de grandes séries d'échantillons, plutôt que de se concentrer étroitement sur les appareils les plus performants. Grands ensembles de données nous aident à distinguer et à remédier à des mécanismes de perte individuelles affectant nos appareils.

Introduction

Photovoltaïque en couches minces (PV) continuent de susciter l'intérêt et l'activité de recherche significative. Cependant, l'économie de marché de PV se déplacent rapidement et de développer un succès commercial PV en couches minces est devenu une perspective plus difficile. avantages de coût de fabrication plus de technologies à base de gaufrette ne peuvent plus être pris pour acquis, et améliorer à la fois l'efficacité et le coût doivent être recherchées sur un pied d'égalité. ^1,2 À la lumière de cette réalité, nous avons choisi de développer SnS comme un matériau absorbant pour PV mince film. SnS présente des avantages pratiques int....