הייצור של הקשר ננו בקנה מידה חזק בין אלקטרודות כסף ננו ושכבת מאגר תקליטורים Cu (ב, Ga) Se2 דק-סרט תאים סולריים
Summary
בפרוטוקול זה, אנו מתארים את ההליך הניסיוני המפורט לייצור של קשר ננו בקנה מידה חזק בין רשת פלזמה כסף ותקליטורים מאגר שכבה בסרט סיגריות דק השמש תא.
Abstract
כסף שקוף ננו-שקיפות אלקטרודות המועסקים כשכבות חלון עבור Cu (ב, Ga) Se2 הסרט דק תאים סולאריים. אלקטרודות של ננו-חוט מכסף בדרך כלל. גורמות לביצועי תא מאוד ירודים הטבעה או הsandwiching נאנו-חוט באמצעות חומרים שקופים מוליך בינוני, כגון תחמוצת האינדיום או תחמוצת אבץ, יכול לשפר את ביצועי התא. עם זאת, שכבות המטריצה המעובדות על-ידי פתרון יכולות לגרום למספר משמעותי של פגמים בין האלקטרודות השקופות ומאגר התקליטורים, שיכול בסופו של דבר לגרום לביצועי תא נמוכים. כתב יד זה מתאר כיצד ליצור מגע חשמלי חזק בין אלקטרודה הפלזמה כסף ואת שכבת מאגר התקליטורים בבסיס Cu (ב, Ga) Se2 תא סולארי, המאפשר ביצועים בתאים גבוהים באמצעות מטריקס-ננו-חוט כסף שקוף אלקטרודות. האלקטרודות מטריצה כסף חינם, מפוברק על ידי השיטה שלנו מוכיחה כי החיוב-נושאת המטען של תאים מבוססי האלקטרודה הכסף של הפלזמה הוא טוב כמו זה של תאים סטנדרטיים עם הרוק zno: אל/אני-zno כל עוד הכסף ננו-חוט ו לתקליטורים יש מגע חשמלי באיכות גבוהה. המגע החשמלי באיכות גבוהה הושג על ידי הפקדת שכבת תקליטורים נוספת רזה כמו 10 ננומטר על פני השטח הכסוף של ננו-חוט.
Introduction
הרשתות הכסוף (agnw) למדו בהרחבה כחלופה ל-תחמוצת בדיל (ITO) שקוף מנהל סרטים דקים בשל יתרונותיה של תחמוצות מוליך שקוף קונבנציונאלי (tcos) במונחים של עלות העיבוד הנמוכה ו גמישות מכנית טובה יותר. פתרון-מעובד הרשת AgNW שקוף מוליך אלקטרודות (TCEs) יש כך הועסק Cu (ב, Ga) Se2 (סיגריות) סרט דק תאים סולריים1,2,3,4,5 , 6. פתרון-מעובד agnw tces הם בדרך כלל מפוברק בצורה של מוטבע-agnw או סנדוויץ ‘ agnw מבנים במטריצה מוליך כגון pedot: pss, איטו, zno, וכו ‘7,8,9, 10,11 שכבות המטריצה יכולות לשפר את העובדה שאוסף נושאות המטען נמצא בחללים הריקים של רשת agnw.
עם זאת, שכבות מטריקס יכולים ליצור פגמים אינטרפנים בין שכבת מטריקס בבסיס תקליטורים מאגר שכבת בסיגריות הסרט דק תאים סולריים12,13. פגמים הפנים לעתים קרובות לגרום קינקיות בצפיפות הנוכחית מתח (J-V) עקומת, וכתוצאה מכך גורם מילוי נמוך (FF) בתא, אשר פוגעת בביצועי התא הסולארי. בעבר דיווחו על שיטה לפתרון בעיה זו על-ידי הפקדת באופן סלקטיבי שכבת תקליטורים דקים נוספים (שכבת תקליטורים 2) בין ה-agnws לבין שכבת מאגר התקליטורים14. שילוב של שכבת תקליטורים נוספים הגדילו את מאפייני איש הקשר בצומת שבין השכבות AgNW ו-CdS. כתוצאה מכך, אוסף המנשא ברשת AgNW השתפר מאוד וביצועי התא שופרו. בפרוטוקול זה, אנו מתארים את ההליך הניסיוני ליצירת מגע חשמלי חזק בין רשת AgNW לבין שכבת מאגר תקליטורים באמצעות שכבת תקליטורים 2 שכבה של סיגריות סרט דק השמש תא.
Protocol
Representative Results
Discussion
שים לב שזמן התצהיר של שכבת התקליטוריםהשנייה חייב להיות מיטבי כדי להשיג את ביצועי התא המיטביים. ככל שהזמן מגדיל את הזמן, עובי השכבההשנייה של התקליטורים מגדיל, וכתוצאה מכך, המגע החשמלי ישתפר. עם זאת, הפקדת נוספת של 2 שכבת התקליטורים תגרום לשכבה עבה יותר המפחית את ספיגת האור, …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי תוכנית מחקר ופיתוח של הבית של קוריאה מכון לחקר האנרגיה (B9-2411) ואת התוכנית המדע הבסיסי למחקר באמצעות קרן המחקר הלאומי של קוריאה (NRF) ממומן על ידי משרד ה חינוך (גרנט 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 |
References
- 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).
- Langley, D., et al. Flexible transparent conductive materials based on silver nanowire networks: a review. Nanotechnology. 24 (45), 452001 (2013).
- Chung, C. -. H., et al. Silver nanowire composite window layers for fully solution-deposited thin-film photovoltaic devices. Advanced Materials. 24 (40), 5499-5504 (2012).
- Liu, C. -. H., Yu, X. Silver nanowire-based transparent, flexible, and conductive thin film. Nanoscale Research Letters. 6 (1), (2011).
- Yu, Z., et al. Highly flexible silver nanowire electrodes for shape-memory polymer light-emitting diodes. Advanced Materials. 23 (5), 664-668 (2011).
- Chung, C. -. H., Hong, K. -. H., Lee, D. -. K., Yun, J. H., Yang, Y. Ordered vacancy compound formation by controlling element redistribution in molecular-level precursor solution processed CuInSe2 thin films. Chemistry of Materials. 27 (21), 7244-7247 (2015).
- Kim, A., Won, Y., Woo, K., Kim, C. -. H., Moon, J. Highly transparent low resistance ZnO/Ag Nanowire/ZnO composite electrode for thin film solar cells. ACS Nano. 7 (2), 1081-1091 (2013).
- Singh, M., Jiu, J., Sugahara, T., Suganuma, K. Thin-film copper indium gallium selenide solar cell based on low-temperature all-printing process. ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (18), 16297-16303 (2014).
- Kim, A., Won, Y., Woo, K., Jeong, S., Moon, J. All-solution-processed indium-free transparent composite electrodes based on Ag Nanowire and Metal Oxide for thin-film solar cells. Advanced Functional Materials. 24 (17), 2462-2471 (2014).
- Shin, D., Kim, T., Ahn, B. T., Han, S. M. Solution-processed Ag Nanowires + PEDOT:PSS hybrid electrode for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells. ACS Applied Materials and Interfaces. 7 (24), 13557-13563 (2015).
- Wang, M., Choy, K. -. L. All-nonvacuum-processed CIGS solar cells using scalable Ag NWs/AZO-based transparent electrodes. ACS Applied Materials and Interfaces. 8 (26), 16640-16648 (2016).
- Jang, J., et al. Cu(In,Ga)Se2 thin film solar cells with solution processed silver nanowire composite window layers: buffer/window junctions and their effects. Solar Energy Materials and Solar Cells. 170, 60-67 (2017).
- Chung, C. -. H., Bob, B., Song, T. -. B., Yang, Y. Current-voltage characteristics of fully solution processed high performance CuIn(S,Se)2 solar cells: crossover and red kink. Solar Energy Materials and Solar Cells. 120, 642-646 (2014).
- Lee, S., et al. Robust nanoscale contact of silver nanowire electrodes to semiconductors to achieve high performance chalcogenide thin film solar cells. Nano Energy. 53, 675-682 (2018).
