Summary
Här presenterar vi ett protokoll för syntes av Zn 1-x Mg x O / Cu 2 O hetero i frilufts vid låg temperatur via atmosfärstryck rumsliga atomlager nedfall (AP-SALD) Zn 1-x Mg x O på kopparoxid. Sådana högkvalitativa konform metalloxider kan odlas på en mängd olika substrat, inklusive plaster från denna billig och skalbar metod.
Introduction
Kuprooxid (CU2O) är en jord riklig giftfri p-typ halvledarmaterial 1. Med en bandgap av två eV, kan kopparoxid uppfylla rollen av ljus absorbatorn i hetero eller tandemsolceller. I solceller med heterogen, är CU2O kända för att paras ihop med en mängd n-typ stora bandgap halvledare såsom ZnO 2 och dess dopade variationer 3,4, Ga 2 O 3 5,6 och TiO 2 7 (För en mer detaljerad översikt på CU2O solceller se ref. 8). Utvecklingen av CU2O baserat solceller med heterogen presenteras i Figur 1, där den metod för att syntetisera den hetero indikeras bredvid varje datapunkt. Man kan notera att vakuumbaserade metoder såsom pulsad laser deponering (PLD) eller atomlager nedfall (ALD) tillåts för högre effektivitet för kraftomvandling som skall uppnås (upp till 6,1% 9). i samarbetentrast har effektiviteten för icke-vakuumsyntesmetoder såsom elektrokemisk deponering (ECD) förblivit låg. Emellertid är det för låga solceller bättre att syntetisera hetero utanför ett vakuum. Medan en vakuumfritt, skalbar teknik för heterobildning är en lämpligare alternativ, är det fortfarande svårt att producera ett gränssnitt med hög kvalitet med sådana metoder. I detta arbete använder vi en öppen luft, skalbar tunnfilmsdeponering process som kallas atmosfärstryck rumsliga atomlager nedfall (AP-SALD) växa n-typ oxider för CU2O baserade solceller. Utvecklingen av AP-SALD över konventionell ALD är att i den förra, är prekursorer separeras i rymden snarare än i tid 10. Under avsättningsprocessen, oscillerar fram och tillbaka på en upphettad platta enligt ett gasinsugningsrör som innehåller prekursor-gaskanaler åtskilda av inerta gaskanaler, såsom visas i fig 2 ett substrat. Kvävgasen som bär precursorer strömmar vertikalt genom gasgrenröret ner mot den i sidled rörliga formbordet. På grund av de oscillationer hos formbordet, är varje punkt på substratet sekventiellt exponeras för de oxiderande och metall prekursorer, såsom illustreras i figur 2. Detta medger att metalloxidfilmen för att växa lager för lager. Kan hittas En detaljerad beskrivning av AP-SALD reaktor konstruktion och drift någon annanstans. 11,12 Detta tillvägagångssätt gör att avsättningen ske en till två tiopotenser snabbare än konventionell ALD och utanför vakuum, som är kompatibel med rulle-till-rulle bearbetning . Hög kvalitet konforma oxidfilmer producerade av AP-SALD kan deponeras vid låga temperaturer (<150 ° C) på en mängd olika substrat, inklusive plast, som gör det möjligt för AP-SÅLD filmer som skall tillämpas på låga funktionella enheter såsom solceller 13 , ljusemitterande dioder 14 och tunnfilmstransistorer 15.
Den skräddarsydda AP-SALD gas grenröranvänds i detta arbete var mekaniskt upprätthållas på substratet placeras på valsen. Detta tillät kontroll av substratet-grenröret mellanrummet oberoende av de gasflöden. Ett stort avstånd på 50 ^ m användes, vilket resulterade i sammanblandning mellan metallföregångare och oxidant i gasfasen. Därför var AP-SALD reaktor som drivs i kemisk ångavsättning (CVD) läge. Detta visade sig vara fördelaktig jämfört med drift i ALD läge eftersom filmerna odlades vid en högre hastighet, men fortfarande med hög tjocklek enhetlighet och var kristallin när deponeras vid samma temperaturer som ALD filmer. 12 Häri, vi hänvisar fortfarande till reaktorn som en AP-sALD reaktor eftersom den har samma grundläggande konstruktionsprinciper som övriga AP-SÅLD reaktorer. 11
Vi använde vår reaktor för avsättning av det n-typade lagret för våra solceller, i synnerhet zinkoxid och zinkmagnesiumoxid (Zn 1-x Mg x O 16,17). Införliva Mg into ZnO tillåter ledningsbandet stämmas, vilket är viktigt för att minska förluster på grund av band svans term 13 och gräns rekombination. 18,19
Här visar vi hur avstämning villkoren för avsättning av zinkoxid och zinkmagnesiumoxidfilmer på termiskt oxiderade kopparoxid substrat tillåts för förbättrat gränssnitt kvalitet och därmed bättre solcell prestanda som skall uppnås. Denna förbättring möjliggjordes genom att identifiera den huvudsakliga begränsande faktorn i CU2O baserade solceller: rekombination vid hetero gränssnittet på grund av en överdriven bildning av kopparoxid (CuO) på CU2O yta.
Protocol
1. Framställning av kuprooxid Substrat
- Oxidation av kopparfolie
- Skär 0,127 mm tjock Cu folie i 13 mm x 13 mm fyrkanter och rena genom ultraljudsbehandling i aceton.
- Värma upp kopparfolie till 1000 ° C under det kontinuerligt strömmande Ar-gas genom ugnen. Övervaka gas omgivnings i ugnen med en gasanalysator hela oxidation. När temperaturen på 1000 ° C uppnås, introducera syre till ugnen vid en flödeshastighet för erhållande av 10000 ppm syre partialtryck och bevara denna i minst två timmar. Efter 2 timmar, stänga av syre men behålla Ar gas strömmar.
- Kyla ned ugnen till 500 ° C (hålla Ar-gasen som strömmar). Släcka de oxiderade proverna genom snabb indragning av deglarna från ugnen. Doppa substraten i avjoniserat vatten för att kyla dem snabbare.
- Etsning av CU2O
- Etsa den ena sidan av substraten genom att upprepade gånger tillämpaen droppe av utspädd salpetersyra (1: 1 blandning av H2O och 70% HNO 3) för att avlägsna eventuell kopparoxid från ytan. Fortsätt etsning tills ingen grå film är synlig på CU2O yta. VARNING: Denna procedur utförs i ett dragskåp.
- Omedelbart efter etsning, skölj varje substrat i avjoniserat vatten och sonikera i isopropanol. Torka med en luftpistol.
- Deposition 80 nm guld på den etsade sidan av CU2O substrat genom indunstning av en 1 g guld pellet placeras i en volfram båt i ett motstånd förångare. Använd bastryck 8 x 10 -6 mbar och ström på 4 A för att nå avdunstningshastighet på 0,8 Å / sek.
- Etsa den andra sidan av substraten i utspädd salpetersyra genom att applicera en droppe av syra på ytan. Se till syran inte etsa gyllene filmen på den andra sidan. Skölj och låt ligga som beskrivs i avsnitt 1.2.2.
- Täck substrat med en svart isolerande färg (använd hög temperatur engine emalj) genom användning av en pensel, lämnar en omaskerad area av ca 0,1 cm 2 som det aktiva området hos solcellen. Täck gyllene elektroden på baksidan med en markeringspenna helt.
2. Sätta Zn 1-x Mg x O Använda AP-SALD Reactor
Obs:.. Värde Zn 1-x Mg x O filmer på omaskerade sidan av CU2O substrat 13 I detta arbete har en skräddarsydd AP-SALD reaktor som användes, anpassad från den ursprungliga designen utvecklats av Kodak 11,12 Detaljer av reaktor anpassa ges i ref. 12.
- Set-up AP-SALD systemet enligt följande:
- Använd dietylzink (DEZ) som Zn föregångare och bis (etylcyklopentadienyl) magnesium som Mg föregångare. Dessa är flytande prekursorer var ingår i deras separata glas bubblers. Föregångarna är pyrofora och bör aldrig komma i kontakt med luft eller vatten. Deponeringssystemet är gastät.
- För zinkoxid avsättning, justera den bubblande hastigheten av kvävgas genom dietylzink till 25 ml / min, som återfinns vid RT (20 ° C). För zink magnesiumoxidavsättning, justera gasfraktion av varje prekursor genom att ställa in bubblande hastigheten genom dietylzink till 6 ml / min och 200 ml / min genom bis (etylcyklopentadienyl) magnesium (som upphettas till 55 ° C) för att kontrollera att Zn Mg förhållandet i Zn 1-x Mg x O.
- Ställa in flödeshastigheten för kvävet bärargas för metallen prekursorblandningen till 100 ml / min. Bubbla kvävgas vid 100 ml / min genom avjoniserat vatten, som används som oxidationsmedel. Denna ånga är utspädd med kväve bärargas som strömmar på 200 ml / min.
- Flödes kvävgas vid 500 ml / min till gasgrenröret. I AP-SALD gas grenrör, är detta kvävgas delas till fyra separata kanaler. Varje kanal tjänar till att spatialt separera de två oxidationsmedelkanalerna från metallföregångare mix kanal mellan dem.
- Hålla gasen grenröret vid en temperatur av 40 ° C via cirkulerande vatten. Värm upp scenen (rörliga formbordet) till den önskade temperaturen (50-150 ° C).
- Ställ in önskade prov-to-head avstånd, provstorleken, valsen hastighet (50 mm / sek) och antalet svängningar (cykler) med mjukvaran som styr plattan. ZnO-avsättningshastigheten är 1,1 nm / s (eller per cykel) och Zn 1-x Mg x O avsättningshastigheten är ungefär 0,54 nm / s vid 150 ° C. Ett typiskt antal deponeringscykler är 200.
- Avsätta den önskade oxiden på en glasplatta för 400 svängningar eller tills en klar tjock homogen film kan ses.
- Placera underlaget på ett glas mask om det behövs, sedan placera den under gas röret. Justera huvudet (gasgrenröret) höjd till 50 | j, m ovanför substratet.
- Deponera Zn 1-x Mg x O filmer genom att först öppna ventilerna för Mg föregångare bubbel, då Zn föregångare bubbel, sedan börja moving plattan under gas grenrör genom att klicka på "start deponering" i programmet. Öppna H2O bubblare endast efter avsökning av substratet med 5 svängningar av metall prekursorer i syfte att undvika CU2O ytan exponering för oxidationsmedlet under upphettning.
- När deponerings är klar, ta bort CU2O substrat från den upphettade plattan så snabbt som möjligt och stänga bubbelflaskan ventiler av metall prekursorer. Rengör gaskanalerna i fördelaren med ett blad för att avlägsna eventuella deponerade oxidpulver. Starta nästa deponeringscykel som beskrivs i 2.6.
- När du är klar, rensa systemet under 30 minuter före stängning kväveventilerna.
3. Sputtring av ITO
- Sputter 175 nm av indiumtennoxid (ITO) med likströmsmagnetron sputtering 20 vid följande betingelser:. Ström 20 W, bastryck <10 -9 mbar, Ar-tryck 2,5 Pa vid ett förstoftningsförhållande hastighet av 35 nm / min, sputter ITO för 5 min för en 175 nm tjock ITO-film. Den resulterande ITO / ZnO / CU2O heteroövergång visas i figur 3.
4. Efterbehandling av Enheter
- Rengör tuschpenna från guldelektrod med aceton för att exponera den gyllene elektroden.
- Applicera elektriska kontakter genom att sticka 2 tunna trådar med Ag klistra på ITO och Au elektroderna.
Representative Results
Termodynamiskt är CuO den enda stabila fasen av kopparoxid i luft vid rumstemperatur, som Cu-O fasstabilitet diagram avslöjar 21-23. För att verifiera närvaron av CuO på ytan av CU2O, absorptionsspektra för den etsade och oetsade termalt oxiderad CU2O substrat tagits med fototermisk avböjning spektroskopi (PDS) - en mycket känslig teknik, som möjliggör delbandet absorptionsmätning gapet 24 (Figur 4). Både spektra uppvisade absorption över 1,4 eV, som sammanfaller med bandgapet hos CuO, innan mättning vid 2 eV (CU2O bandgap). Den oetsat substratet hade en högre absorption under 2 eV, vilket tyder på ett tjockare skikt av CuO på ytan av oetsade CU2O än på den etsade substratet. Den infällda bilden i figur 4 visar en grå lager av CuO på as-oxiderade (icke etsat) CU2O substrat. Medaningen grå film kunde detekteras visuellt på den etsade substratet, några CuO var kvar på sin yta, som mätningarna PDS antyder. Närvaron av en mycket tunn CuO film på ytan av CU2O substrat bekräftades också med röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) 19,25. Kopparoxid närvarande på CU2O yta introducerar djup nivå fälla stater (Cu 2+) 18 vid hetero gränssnitt som kan fungera som rekombination centra och är därför inte önskvärt CuO närvaro vid pn-övergången.
Värme CU2O substrat i närvaro av oxidanter (t ex luft- och fukt) underlättar oxidationen av CU2O till CuO. I syfte att erhålla polykristallina ZnO av AP-SALD, substraten uppvärms till 150 ° C. Eftersom substratet hålls vid förhöjd temperatur i frilufts eller under den oxiderande gasen under avsättningen bildar CuO snabbt på Cu
Solcells enheter gjordes med ZnO deponerats av AP-SALD vid 150 ° C under 400 sekunder på toppen av den etsade termiskt oxiderade CU2O substrat. Figur 6A visar ytan av denna standard enhet. Man kan märka många stav- och blomliknande utväxter som förekommer i enheten. Vilket bekräftas tidigare med EDX och PDS, dessa utväxter är kopparoxid och inträffa på grund av CU2O exponering för luft och oxidanter. Tabell 1 och Figur 7 (ZnO / CU2O standard "cUrve) visar relativt dåliga resultatet för den här enheten.
För att undvika CuO bildning på CU2O yta var villkoren för avsättning av ZnO av AP-SALD på den etsade termiskt oxiderade CU2O substrat optimeras. Följande åtgärder vidtogs för att minimera CuO tillväxt: minskning av beläggningstemperatur (Figur 8A); minskning av avsättningstiden (figur 8B); skanning substratytan för några svängningar utan exponering för den oxiderande gasen, det vill säga med endast metall prekursorer och inerta kanaler öppna (figur 8C); och slutligen, undvikande av onödig uppvärmning av nakna CU2O substrat i luften strax före starten av avsättningen. De optimala parametrarna för ZnO avsättning på CU2O befanns vara 100 ° C, 100 sek och 5 vattenfria cykler. Ytan av den optimerade anordningen var fri från CuO outgrowths, såsom demonstreras i Figur 6B. Strömtätheten-spänning (JV) karakteristisk för den optimerade ZnO / CU2O anordning jämförs med standard anordningen i figur 7. Det fotoelektriska prestanda hos både standard och optimerade ZnO / Cu 2 O anordningar presenteras i tabell 1. Den kan ses att genom att följa de fyra ovan nämnda åtgärder genomfördes en sex-faldig ökning av effektiviteten av anordningarna effektomvandling uppnåtts.
För att ytterligare belysa effekten av optimering av AP-sald villkor för minskning av CuO och hetero kvalitet, var externa DQE (EQE) mätningar utfördes på enheter med ZnO deponeras på 150 ° C och 100 ° C (Figur 9). EQE spektra av de två enheterna, medan liknande vid våglängder över 475 nm, skilde sig signifikant vid våglängder under 475 nm, vilket är utbudet av våglängden s absorberas nära gränsytan. För strålning med kortare våglängd, den EQE av anordningen med ZnO göras vid högre temperatur var mindre än hälften av enheten med ZnO göras vid lägre temperatur. Detta tyder på att mer kopparoxid var närvarande vid ZnO / CU2O gränssnitt gjordes vid högre temperatur, vilket minskade laddnings samling från regionen nära heterosnitt på grund av ökad rekombination.
Mg införlivades i AP-SALD ZnO filmer för att höja ledningsbandet av ZnO och minska rekombination ytterligare 15. Zn 1-x Mg x O / CU2O solceller gjordes med de optimerade Zn 0,8 mg 0,2 O filmer, vilket resulterar i 2,2% enhet PCE - den högsta hittills för CU2O-baserade solceller med frilufts fabricerade hetero (se enhetens prestanda i figur 7 och tabell 1).
innehåll "fo: keep-together.within-page =" 1 ">
Figur 1. CU2O baserad solcell effektivitet genom utgivningsår (Denna siffra har modifierats Ref. 8). Markörer indikerar huruvida gränssnittet bildades i vakuum eller i atmosfären (icke-vakuum) och etiketter indikerar metoden heterobildning. MSP - magnetronförstoftning, IBS - jonstråle sputtring, VAPE - ljusbåge i vakuum plasma avdunstning. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2. Schematisk av AP-SALD beläggningsprocess (jämfört med konventionell ALD) och set-up för att producera flermetall oxeIdes. (A) Sekventiell exponering av varje prekursor och reningssteg i konventionella ALD (delta-dopning) (Denna siffra har reproducerats från Ref. 11). I samband med detta manuskript, är M1 dietylzink ånga, M2 bis (etylcyklopentadienyl) magnesiumånga och O1 och O2 vattenånga. (B) Sekventiell exponering av metall prekursorblandningen (co-injektion), inert gas kanaler (motsvarande "utrensning" steg) och oxidationsmedel i AP-SALD (Denna siffra har reproducerats från Ref. 11). (C) Schematisk bild av en allmän AP-SALD reaktor, som visar prekursorer rumsligt separerade av inert gas kanaler, med underlaget oscilleras under de olika kanalerna (Denna siffra har reproducerats från Ref. 11, som är en modifikation av en i Ref. 26). (D) Överblick schematisk vy av de viktigaste komponenterna i en AP-SALD system med atomkraftsmikroskopi (AFM) bilder som visar morfologin hossubstrat före och efter Zn 1-x Mg x O deponering (Denna siffra har reproducerats från Ref. 13). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3. Tvärsnitts SEM-bild av ITO / ZnO / CU2O hetero (Denna siffra har reproducerats från Ref. 8). Konform beläggning av CU2O substrat med ZnO och ITO-filmer kan observeras. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4. PDS spektra av etsad och icke etsat (as-oxi dized) CU2O substrat (Denna siffra har modifierats Ref. 8). De inlägg visar fotografier av de etsade och icke etsat kopparoxid substrat. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5. SEM-bilder av ytan av en CU2O substrat när (A) nyligen etsade och (B) efter glödgning vid 150 ° C i luft under 3 min (Denna siffra har reproducerats från Ref. 8). Inlägg show yta komposition som förvärvats med EDX. klicka här för att se en större version av denna siffra.
501 / 53501fig6.jpg "/>
Figur 6. SEM-bilder av ytan av ZnO / CU2O solceller görs med (A) standardförhållanden och (B) optimerade betingelser för AP-SALD ZnO (Denna siffra har reproducerats från Ref. 8). Olika utväxter kan vara ses i standardenhet. klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 7. Ljus JV egenskaper för Zn 1-x Mg x O / CU2O solceller tillverkade vid standard och optimerade AP-SÅLD förhållanden (Denna siffra har modifierats Ref. 8). De JV kurvor visar solcell prestandaförbättring när kompositionen och AP-sald villkoren för Zn 1-x Mg x O filmer optimeras.s: //www.jove.com/files/ftp_upload/53501/53501fig7large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 8. Effekten av AP-sald parametrar på prestanda hos ZnO / CU2O solceller. (A) och (B) Effekten av AP-SALD ZnO avsättningstiden och temperaturen på tomgångsspänning (V oc) av enheterna (Denna siffra har reproducerats från Ref. 8), (C) korrelation av vatten- fria cykler med V oc av enheterna. klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 9. EQE Spectren av ZnO / CU2O solceller med ZnO avsattes vid 100 ° C och 150 ° C. (Denna siffra har reproducerats från Ref. 8). Tomgångsspänning av enheterna anges i förklaringen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Solcell | Avsättningstemperaturen, ° C | Avsättningstid, sek | J sc, mA / cm2 | V oc, V | FF,% | PCE,% |
| ZnO / CU2O Standard | 150 | 400 | 3,7 | 0,18 | 35 | 0,23 |
| ZnO / CU2O Optimerad | 100 | 100 </ Td> | 7,5 | 0,49 | 40 | 1,46 |
| Zn 0,8 mg 0,2 / CU2O Optimerad | 150 | 100 | 6,9 | 0,65 | 49 | 2,20 |
Tabell 1. Standard och optimerad AP-SALD Zn 1-x Mg x O deponerings parametrar och prestanda av de bästa motsvarande ITO / Zn 1-x Mg x O / CU2O solceller (Denna tabell har ändrats från Ref. 8) . J SC - kortslutningsströmtäthet, FF - fyll faktor.
Discussion
Kritiska steg i protokollet stipuleras av CU2O till CuO substratyta oxidation. Dessa inkluderar etsning av substrat i utspädd salpetersyra för att avlägsna eventuella CuO efter oxidation såväl som efter avdunstning av den gyllene elektroden minimera tids substrat tillbringar i fria luften innan Zn 1-x Mg x O nedfall och slutligen deponering av Zn 1-x Mg x O på CU2O substrat av AP-SALD.
Fördelen med AP-SALD jämfört med konventionell ALD är att filmer kan odlas utanför ett vakuum med en tillväxttakt som är en till två tiopotenser högre. Detta innebär dock att de Cu 2 O substraten måste utsättas för oxidanter i luft vid förhöjd temperatur åtminstone strax före avsättningen, vilket är tillräckligt för en tunn CuO skikt bildas på ytan. Detta begränsar synes tillämpningen av den AP-SALD metod för att viss oxidation känsliga materials. Men genom att optimera AP-sald betingelser såsom temperatur och tid, samt minimering av CU2O exponering för luft och fukt, en sex-faldig ökning av effektiviteten hos ZnO / CU2O enheter omvandling utförs med AP-SALD uppnåddes . Förbättringen kom från insikten att CU2O till CuO oxidation är den huvudsakliga begränsande faktorn av kopparoxid som ett material i solceller med heterogen och modifiera tillverkningsprotokoll i enlighet därmed.
För att helt undvika oxidation av kopparoxid, substraten måste hållas i en inert atmosfär eller i vakuum hela tiden, vilket kan vara en utmaning när man använder en utomhus nedfall teknik såsom AP-SALD. Medan oxidationen av CU2O undviks i vakuum baserade tekniker 3,18, för storskalig tillverkning, är det viktigt att detta problem kan minimeras i atmosfäriska tillverkningsprocesser. I AP-SALD, kan substratytan exponeras förreduktionsmedel före bildningen av heterosnitt, och genom att balansera oxidation av CU2O med reduktionen av CuO med hjälp formningsgas under avsättningen av n-typ oxid. 25 Reduktionsmedlet som används i AP-SALD skulle kunna vara en blandning av en inert gas med en reducerande gas (t ex, N 2 + 5% H 2 25), eller ett antal cykler med ett reduktions prekursor före avsättningen, dvs vattenfria cykler, i syfte att minska CuO tillbaka till CU2O precis innan ZnO oxiden börjar växa på dess yta.
I detta arbete har ett standardprotokoll utvecklats som minimerar CuO bildning optimera tillverkningssteg från CU2O bearbetning och etsning till pn bildning av AP-SALD i utomhus. Framgången för detta arbete visar potentialen i AP-SALD som en lovande metod för tillämpning i billiga och skalbara solceller enheter. Tekniken kan användas för snabba deposition av en mängd n- och p-typ halvledande metalloxider samt blockering, buffert och barriärskikt i solceller på värmekänsliga substrat innefattande plast.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Copper foil | Avocado Research Chemicals LTD T/A Alfa Aesar | 13380 | 0.127 mm thick, 99.9% (metals basis), annealed |
| Rapidox Oxygen analyzer | Rapidox | Model 2100 | |
| Alumina boat | Almath Crucibles LTD | 6121203 | Dimensions 20 mm x 50 mm x 5 mm |
| Gold pellets | KJLC | EVMAUXX40G | 99.99% pure, 1/8" x 1/8", sold by the gram |
| Diethylzinc | Aldrich | 256781 | ≥52 wt. % Zn basis |
| Bis(ethylcyclopentadienyl)magnesium | Strem Chemicals UK | 12-0510 | 5 g |
| ITO target | GoodFellow Cambridge Limited | LS 427438 | Indium Oxide/Tin Oxide target (In2O3 90 / SnO2 10). Condition: Hot-pressed. Thickness: 2.0 mm ± 0.5 mm. Size: 35.5 mm x 55.5 mm ± 0.5 mm |
| VHT engine enamel paint | Halfords | 325019 | very high temperature engine enamel black paint |
| Nitric acid HNO3, ACS reagent 70% | Sigma-Aldrich Co Ltd | 438073-2.5L | Harmful, irritant |
| 2% Oxygen/Argon 200 bar | BOC Limited | 225757-L | gas mixture for Cu foil oxidation, to be diluted with Ar |
References
- Meyer, B. K., et al. Binary copper oxide semiconductors: From materials towards devices. Phys. Status Solidi (B). 249 (8), 1487-1509 (2012).
- Mittiga, A., Salza, E., Sarto, F., Tucci, M., Vasanthi, R. Heterojunction solar cell with 2% efficiency based on a Cu2O substrate. Appl. Phys. Lett. 88 (16), 163502 (2006).
- Minami, T., Miyata, T., Nishi, Y. Cu2O-based heterojunction solar cells with an Al-doped ZnO/oxide semiconductor/thermally oxidized Cu2O sheet structure. Solar Energy. 105, 206-217 (2014).
- Duan, Z., Du Pasquier, A., Lu, Y., Xu, Y., Garfunkel, E. Effects of Mg composition on open circuit voltage of Cu2O-MgxZn1−xO heterojunction solar cells. Sol. Energ. Mat. Sol. C. 96, 1-6 (2011).
- Minami, T., Nishi, Y., Miyata, T. High-efficiency Cu2O-based heterojunction solar cells fabricated using a Ga2O3 thin film as n-type layer. Appl. Phys. Express. 6 (4), 044101 (2013).
- Lee, Y. S., et al. Atomic layer deposited gallium oxide buffer layer enables 1.2 v open-circuit voltage in cuprous oxide solar cells. Adv. Mater. 26 (27), 4704-4710 (2014).
- Pavan, M., et al. TiO2/Cu2O all-oxide heterojunction solar cells produced by spray pyrolysis. Sol. Energ. Mat. Sol. C. 132, 549-556 (2015).
- Ievskaya, Y., Hoye, R. L. Z., Sadhanala, A., Musselman, K. P., MacManus-Driscoll, J. L. Fabrication of ZnO/Cu2O heterojunctions in atmospheric conditions: Improved interface quality and solar cell performance. Sol. Energ. Mat. Sol. C. 135, 43-48 (2015).
- Minami, T., Nishi, Y., Miyata, T. Heterojunction solar cell with 6% efficiency based on an n-type aluminum-gallium-oxide thin film and p-type sodium-doped Cu2O sheet. Appl. Phys. Express. 8, 022301 (2015).
- Munoz-Rojas, D., MacManus-Driscoll, J. Spatial Atmospheric Atomic Layer Deposition: A new laboratory and industrial tool for low-cost photovoltaics. Mater. Horiz. , (2014).
- Hoye, R. L. Z., et al. Research Update: Atmospheric pressure spatial atomic layer deposition of ZnO thin films: Reactors, doping, and devices. APL Mat. 3 (4), 040701 (2015).
- Hoye, R. L. Z., Muñoz-Rojas, D., Musselman, K. P., Vaynzof, Y., MacManus-Driscoll, J. L. Synthesis and Modeling of Uniform Complex Metal Oxides by Close-Proximity Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition. ACS Appl. Mater. Interfaces. 7, 10684-10694 (2015).
- Hoye, R. L. Z., et al. Improved open-circuit voltage in ZnO-PbSe quantum dot solar cells by understanding and reducing losses arising from the ZnO conduction band tail. Adv. Energy Mat. 4 (8), 1301544 (2014).
- Hoye, R. L. Z., et al. Enhanced Performance in Fluorene-Free Organometal Halide Perovskite Light-Emitting Diodes using Tunable, Low Electron Affinity Oxide Electron Injectors. Adv. Mater. 27, 1414-1419 (2014).
- Hoye, R. L. Z., Musselman, K. P., MacManus-Driscoll, J. L. Research Update: Doping ZnO and TiO2 for solar cells. APL Mat. 1 (6), 060701 (2013).
- Ohtomo, A., et al. MgxZn1-xO as a II-VI widegap semiconductor alloy. Appl. Phys. Lett. 72 (19), 2466-2468 (1998).
- Su, S. C., et al. Valence band offset of ZnO4H-SiC heterojunction measured by x-ray photoelectron spectroscopy. Appl. Phys. Lett. 92 (19), 1-4 (2008).
- Lee, S. W., et al. Improved Cu2O-based solar cells using atomic layer deposition to control the Cu oxidation state at the p-n junction. Adv. Energy Mat. 4 (11), 1301916 (2014).
- Brandt, R. E., et al. Band offsets of n-type electron-selective contacts on cuprous oxide (Cu2O) for photovoltaics. Appl. Phys. Lett. 105 (26), 263901 (2014).
- Hakimi, A. Magnetism and spin transport studies on indium tin oxide. , University of Cambridge. Doctoral Thesis, Department of Materials Science and Metallurgy http://www.dspace.cam.ac.uk/handle/1810/239351 (2011).
- Biccari, F. Defects and doping in Cu2O. , University of Rome, Department of Physics. Doctoral Thesis http://server2.phys.uniroma1.it/DipWeb/dottorato/DOTT_FISICA/MENU/03DOTTORANDI/TesiFin22/Biccari.pdf (2009).
- Schmidt-Whitley, R., Martinez-Clemente, M., Revcolevschi, A. Growth and microstructural control of single crystal cuprous oxide Cu2O. J. Cryst. Growth. 23 (2), 113-120 (1974).
- Laughlin, D. E., Hono, K. Predominance phase diagram for the Cu-O2 system. Physical Metallurgy. 1, 219 (2014).
- Kronemeijer, A. J., et al. Two-dimensional carrier distribution in top-gate polymer field-effect transistors: correlation between width of density of localized states and Urbach energy. Adv. Mater. 26 (5), 728-733 (2014).
- Hoye, R. L. Z., et al. Perspective: Maintaining surface-phase purity is key to efficient open air fabricated cuprous oxide solar cells. APL Mat. 3, 020901 (2015).
- Poodt, P., et al. Spatial atomic layer deposition: A route towards further industrialization of atomic layer deposition. J. Vac. Sci. Technol., A. 30 (1), 010802 (2012).
