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Artigo de método

Fabricação do contato de nanoscale robusto entre um elétrodo de nanowire de prata e a camada do amortecedor dos CdS em células solares do fino-filme do se2 de UC (em, GA)

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DOI:

10.3791/59909

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19 de julho de 2019

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Neste artigo

Resumo

Neste protocolo, nós descrevemos o procedimento experimental detalhado para a fabricação de um contato de nanoescala robusto entre uma rede de nanofio de prata e a camada do amortecedor dos CDs em uma pilha solar da fino-película de CIGS.

Resumo

Os elétrodos transparentes de nanofio de prata foram empregados como camadas de janela para o (em, GA) se2 células solares da fino-película do UC. Os elétrodos de nanofio de prata desencapados resultam geralmente no desempenho muito pobre da pilha. Incorporar ou imprensar nanofios de prata usando materiais transparentes moderadamente condutivos, tais como o óxido da lata do índio ou o óxido de zinco, podem melhorar o desempenho da pilha. No entanto, as camadas de matriz processadas por solução podem causar um número significativo de defeitos interfaciais entre eletrodos transparentes e o buffer de CdS, o que pode resultar em baixo desempenho celular. Este manuscrito descreve como fabricar um contato elétrico robusto entre um eletrodo de nanofio de prata e a camada de buffer de CDs subjacente em uma célula solar de UC (in, GA) se2 , permitindo alto desempenho celular usando nanofio de prata sem matriz transparente Eletrodos. O elétrodo de prata Matrix-livre do nanofio fabricado por nosso método prova que a capacidade da coleção da carga-portador de pilhas eletrodo-baseadas nanofio de prata é tão boa quanto aquela de pilhas padrão com o ZnO sputtered: Al/i-ZnO contanto que os nanofios de prata e CdS têm contato elétrico de alta qualidade. O contato elétrico de alta qualidade foi conseguido depositando uma camada adicional dos CDs tão fina quanto 10 nanômetro na superfície de nanofio de prata.

Introdução

As redes de nanofio de prata (agnw) foram estudadas extensivamente como uma alternativa ao óxido de estanho do índio (ITO) transparente que conduz películas finas devido a suas vantagens sobre os óxidos de condução transparentes convencionais (TCOs) nos termos de um custo de processamento mais baixo e melhor flexibilidade mecânica. Solução-processado AgNW rede transparente eletrodos condutores (TCEs) têm sido, portanto, empregado em UC (in, GA) se2 (CIGS) células solares de película fina1,2,3,4,5....

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Protocolo

1. preparação de mo-revestido de vidro por DC magnetron sputtering

  1. Carga limpa substratos de vidro em um magnetron DC e bomba para baixo para abaixo 4 x 10-6 Torr.
  2. Fluxo de ar de gás e definir a pressão de trabalho para 20 mTorr.
  3. Ligue o plasma e aumente a potência de saída CC para 3 kW.
  4. Após o pre-sputtering de 3 minutos para a limpeza do alvo, comece o depósito do mo até que a espessura da película do mo alcangue aproximadamente 350 nanômetro.
  5. Ajuste a pressão de funcionamento a 15 mTorr ao manter a mesma potência de saída (isto é, 3 quilowatts).
  6. Retomar a deposição de mo até que a espessura tota....

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Resultados

As estruturas de camada das células solares CIGS com (a) ZnO padrão: Al/i-ZnO e (b) AgNW TCE são mostradas na Figura 3. A morfologia superficial do CIGS é áspera, e uma lacuna de nanoescala pode se formar entre a camada de AgNW e a camada de buffer de CdS subjacente. Como destacado na Figura 3a, a camada de CDs 2ND pode ser depositada seletivamente na lacuna de nanosescala para criar um contato elétrico estável. A expl.......

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Discussão

Observe que o tempo de deposição da camada de CDs de 2ND deve ser otimizado para atingir o desempenho ideal da célula. À medida que o tempo de deposição aumenta, a espessura da camada de CDs de 2ND aumenta e, consequentemente, o contato elétrico melhorará. No entanto, a deposição adicional da camada de CDs de 2ND resultará em uma camada mais espessa que reduz a absorção de luz, e a eficiência do dispositivo diminuirá. Conseguimos o melhor desempenho celular com 10 min de tempo de deposiçã.......

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Divulgações

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Agradecimentos

Esta pesquisa foi apoiada pelo programa de pesquisa e desenvolvimento in-House do Instituto de pesquisa de energia da Coréia (KIER) (B9-2411) e do programa de pesquisa de ciência básica através da Fundação Nacional de pesquisa da Coréia (NRF) financiado pelo Ministério da Educação (Grant NRF-2016R1D1A1B03934840).

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
MoMaterionPureza: 3N5Mo sputtering
5N PlusPureza: 4N7Deposição CIGS
Em5N PlusPureza: 5NDeposição CIGS
Ga5N PlusPureza: 5NDeposição CIGS
Se5NPlus Pureza: 5NDeposição CIGS
Acetato de amônioAlfa Aesar11599Solução de reação de CdS
Hidróxido de amônioAlfa AesarL13168Solução de reação de CdS
Acetato de cádmio di-hidratadoSigma-AldrichSolução de reação de CdS 289159
TioureiaSigma-AldrichT8656Solução de reação de CdS
Nanofio de prataACSMaterialAgNW-L30Dispersão AgNW

Referências

  1. Lee, S., et al. Determination of the lateral collection length of charge carriers for silver-nanowire-electrode-based Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells. Solar Energy. 180, 519-523 (2019).
  2. Langley, D., et al.

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