Fabrication de robuste nanoéchelle Contact entre une électrode nanofil identaire argentée et une couche tampon CdS dans Cu(In,Ga)Se2 Cellules solaires à film mince
Summary
Dans ce protocole, nous décrivons la procédure expérimentale détaillée pour la fabrication d’un contact nanométrique robuste entre un réseau de nanofils d’argent et une couche tampon CdS dans une cellule solaire à couches minces CIGS.
Abstract
Des électrodes transparentes en nanofil argent ont été utilisées comme couches de fenêtre pour cu(In,Ga)Se2 cellules solaires à couches minces. Les électrodes de nanofil argenté s’est normalement entramable de très mauvaises performances cellulaires. L’intégration ou le sandwich des nanofils d’argent à l’aide de matériaux transparents modérément conductifs, tels que l’oxyde d’étain indium ou l’oxyde de zinc, peut améliorer la performance cellulaire. Cependant, les couches de matrice traitées par solution peuvent causer un nombre important de défauts interfaciaux entre les électrodes transparentes et le tampon CdS, ce qui peut éventuellement entraîner de faibles performances cellulaires. Ce manuscrit décrit comment fabriquer le contact électrique robuste entre une électrode de nanofil argenté et la couche tampon sous-jacente de CdS dans une cellule solaire de Cu(In,Ga)Se 2, permettant la performance élevée de cellules utilisant le nanowire argenté matrix-libre transparent Électrodes. L’électrode nanofil argentée sans matrice fabriquée par notre méthode prouve que la capacité de collecte de charges des cellules à base d’électrodes nanofil argentées est aussi bonne que celle des cellules standard avec znO:Al/i-ZnO aussi longtemps que les nanofils d’argent et Les CdS ont un contact électrique de haute qualité. Le contact électrique de haute qualité a été atteint en déposant une couche CdS supplémentaire aussi mince que 10 nm sur la surface de nanofil argenté.
Introduction
Les réseaux de nanofils d’argent (AgNW) ont fait l’objet d’études approfondies en tant qu’alternative à l’oxyde d’étain indium (ITO) transparent en réalisant des films minces en raison de leurs avantages par rapport aux oxydes conducteurs transparents conventionnels (TCO) en termes de coût de traitement plus faible et une meilleure flexibilité mécanique. Les électrodes de conduite transparentes (TCE) du réseau AgNW traitées par solution ont ainsi été employées dans cu (In,Ga)Se2 (CIGS) cellules solaires à couches minces1,2,3,4,5 , 6. Les TCE AgNW traitées par solution sont normalement fabriquées sous forme de structures agNW intégrées ou sandwich-AgNW dans une matrice conductrice telle que PEDOT:PSS, ITO, ZnO, etc.7,8,9, 10,11 Les couches de matrice peuvent améliorer que la collecte des porteurs de charge présents dans les espaces vides du réseau AgNW.
Cependant, les couches de matrice peuvent générer des défauts interfacial entre la couche de matrice et la couche tampon CdS sous-jacente dans les cellules solaires à couches minces CIGS12,13. Les défauts interfacial causent souvent un pli dans la courbe de densité-tension courante (J-V), ayant pour résultat un facteur de remplissage bas (FF) dans la cellule, qui est préjudiciable à la performance de cellules solaires. Nous avons précédemment signalé une méthode pour résoudre ce problème en déposant sélectivement une couche CdS mince supplémentaire (2nd CdS couche) entre les AgNWs et la couche tampon CdS14. L’incorporation d’une couche CdS supplémentaire a amélioré les propriétés de contact dans la jonction entre les couches AgNW et CdS. Par conséquent, la collection de transporteurs dans le réseau AgNW a été grandement améliorée, et les performances cellulaires ont été améliorées. Dans ce protocole, nous décrivons la procédure expérimentale pour fabriquer le contact électrique robuste entre le réseau D’AgNW et la couche tampon de CdS utilisant une couche CdS de 2nd dans une cellule solaire à film mince de CIGS.
Protocol
Representative Results
Discussion
Notez que le temps de dépôt de la couche CdS 2nd doit être optimisé pour atteindre les performances cellulaires optimales. À mesure que le temps de dépôt augmente, l’épaisseur de la couche CdS de 2nd augmente et, par conséquent, le contact électrique s’améliorera. Cependant, un dépôt supplémentaire de la couche CdS 2nd se traduira par une couche plus épaisse qui réduit l’absorption de la lumière, et l’efficacité de l’appareil diminuera. Nous avons réalisé la meilleure …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été soutenue par le Programme interne de recherche et de développement de l’Institut coréen de recherche sur l’énergie (KIER) (B9-2411) et le Programme de recherche en sciences fondamentales par l’intermédiaire de la National Research Foundation of Korea (NRF) financé par le ministère de la Éducation (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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