Fabbricazione di robusto contatto nanoscala tra un'elettroda Nanowire d'argento e CdS Buffer Layer in Cu(In,Ga)Se2 thin-film Solar Cells
Summary
In questo protocollo, descriviamo la procedura sperimentale dettagliata per la fabbricazione di un robusto contatto su nanoscala tra una rete di nanofili d’argento e lo strato di buffer CdS in una cella solare ciGS a film sottile.
Abstract
Gli elettrodi trasparenti in nanofilo d’argento sono stati impiegati come strati di finestre per le celle solari Cu(In,Ga)Se2 a film sottile. Gli elettrodi nanofili a fine argento normalmente si traducono in prestazioni cellulari molto scarse. L’incorporamento o l’inserimento di nanofili d’argento con materiali trasparenti moderatamente conduttivi, come l’ossido di stagno indio o l’ossido di zinco, può migliorare le prestazioni delle cellule. Tuttavia, gli strati di matrice elaborati dalla soluzione possono causare un numero significativo di difetti interfacciali tra elettrodi trasparenti e il buffer CdS, che alla fine può comportare prestazioni ridotte. Questo manoscritto descrive come fabbricare un robusto contatto elettrico tra un elettrodo nanofilo d’argento e lo strato di buffer CdS sottostante in una cella solare Cu(In,Ga)Se2, consentendo prestazioni cellulari elevate utilizzando nanofilo d’argento privo di matrice trasparente trasparente Elettrodi. L’elettrodo nanofilo d’argento privo di matrice fabbricato con il nostro metodo dimostra che la capacità di raccolta del vettore di carica delle cellule a base di elettrodo nanofilo d’argento è buona come quella delle cellule standard con sputtered CdS hanno un contatto elettrico di alta qualità. Il contatto elettrico di alta qualità è stato ottenuto depositando uno strato aggiuntivo di CdS sottile come 10 nm sulla superficie del nanofilo d’argento.
Introduction
Le reti di nanofili d’argento (ANW) sono state ampiamente studiate come alternativa all’indiotto stagno di stagno (ITO) che conducono pellicole sottili trasparenti a causa dei loro vantaggi rispetto agli ossidi conduttori trasparenti convenzionali (TCO) in termini di minori costi di elaborazione e migliore flessibilità meccanica. La rete AgNW in modo trasparente elaborato in soluzione sono stati quindi impiegati nelle celle solari a film sottile Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)1,2,3,4,5 , 6. Le ETE AgNW trattate dalla soluzione sono normalmente fabbricate sotto forma di strutture embedded-AgNW o sandwich-AgNW in una matrice conduttiva come PEDOT:PSS, ITO, nO, ecc.7,8,9, 10,11 I livelli della matrice possono migliorare la raccolta dei vettori di carica presenti negli spazi vuoti della rete AgNW.
Tuttavia, gli strati della matrice possono generare difetti interfacciali tra il livello della matrice e lo strato di buffer CdS sottostante nelle celle solari a film sottile CIGS12,13. I difetti interfacciali spesso causano una piega nella curva densità-tensione corrente (J-V), con conseguente basso fattore di riempimento (FF) nella cella, che è dannoso per le prestazioni delle celle solari. In precedenza abbiamo segnalato un metodo per risolvere questo problema depositando in modo selettivo un ulteriore livello CdS sottile (2nd livello CdS) tra gli AGW e il livello di buffer CdS14. L’incorporazione di un ulteriore livello CdS ha migliorato le proprietà di contatto nel nodo tra i layer AgNW e CdS. Di conseguenza, la raccolta carrier nella rete AgNW è stata notevolmente migliorata e le prestazioni delle celle sono state migliorate. In questo protocollo, descriviamo la procedura sperimentale per fabbricare un robusto contatto elettrico tra la rete AgNW e lo strato di buffer CdS utilizzando uno strato 2nd CdS in una cella solare ciGS a film sottile.
Protocol
Representative Results
Discussion
Si noti che il tempo di deposizione del livello 2nd CdS deve essere ottimizzato per ottenere prestazioni ottimali delle celle. Con l’aumentare del tempo di deposizione, aumenta lo spessore del livello 2nd CdS e, di conseguenza, il contatto elettrico migliorerà. Tuttavia, un’ulteriore deposizione dello strato 2nd CdS si tradurrà in uno strato più spesso che riduce l’assorbimento della luce e l’efficienza del dispositivo diminuirà. Abbiamo raggiunto le migliori prestazioni cellulari con…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questa ricerca è stata sostenuta dal Programma di Ricerca e Sviluppo In-House del Korea Institute of Energy Research (KIER) (B9-2411) e dal Basic Science Research Program attraverso la National Research Foundation of Korea (NRF) finanziato dal Ministero della Istruzione (Grant NRF-2016R1D1A1B03934840).
Materials
| Mo | Materion | Purity: 3N5 | Mo sputtering |
| Cu | 5N Plus | Purity: 4N7 | CIGS deposition |
| In | 5N Plus | Purity: 5N | CIGS deposition |
| Ga | 5N Plus | Purity: 5N | CIGS deposition |
| Se | 5N Plus | Purity: 5N | CIGS deposition |
| Ammonium acetate | Alfa Aesar | 11599 | CdS reaction solution |
| Ammonium hydroxide | Alfa Aesar | L13168 | CdS reaction solution |
| Cadmium acetate dihydrate | Sigma-Aldrich | 289159 | CdS reaction solution |
| Thiourea | Sigma-Aldrich | T8656 | CdS reaction solution |
| Silver Nanowire | ACSMaterial | AgNW-L30 | AgNW dispersion |
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