Cu(In,Ga)Se2 박막 태양전지의 실버 나노와이어 전극과 CdS 버퍼 층 간의 견고한 나노스케일 접촉 제조
Summary
이 프로토콜에서, 우리는 CIGS 박막 태양 전지에서 은 나노 와이어 네트워크와 CdS 버퍼 층 사이의 강력한 나노 스케일 접촉의 제조에 대한 상세한 실험 절차를 설명합니다.
Abstract
실버 나노와이어 투명 전극은 Cu(In,Ga)Se2 박막 태양전지용 윈도우 레이어로 사용되어 왔다. 베어 실버 나노 와이어 전극은 일반적으로 매우 가난한 세포 성능을 초래한다. 인듐 주석 산화물 또는 산화 아연과 같은 적당히 전도성 투명 재료를 사용하여 실버 나노 와이어를 포함하거나 샌드위치하면 세포 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나, 용액 처리 매트릭스 층은 투명 전극과 CdS 버퍼 사이에 상당한 수의 계면 결함을 일으킬 수 있으며, 이는 결국 낮은 세포 성능을 초래할 수 있습니다. 이 원고는 Cu(In,Ga)Se2 태양전지에서 실버 나노와이어 전극과 기본 CdS 버퍼 층 사이의 강력한 전기 적 접촉을 제조하는 방법을 설명하여 매트릭스가 없는 실버 나노와이어투명을 사용하여 높은 셀 성능을 가능하게 합니다. 전극. 우리의 방법에 의해 제조 된 매트릭스 무료 실버 나노 와이어 전극은 실버 나노 와이어 전극 기반 셀의 충전 캐리어 수집 능력이 실버 나노 와이어만큼 스퍼터링 ZnO : Al / i-ZnO가있는 표준 셀만큼 좋다는 것을 증명합니다. CdS에는 고품질 전기 접촉이 있습니다. 고품질 전기 접촉은 은 나노와이어 표면에 10 nm의 얇은 추가 CdS 층을 증착함으로써 달성되었다.
Introduction
실버 나노와이어(AgNW) 네트워크는 낮은 처리 비용 측면에서 기존의 투명 전도산화물(TCO)에 비해 장점으로 인해 인듐 주석 산화물(ITO) 투명 전도 박막의 대안으로 광범위하게 연구되어 왔다. 기계적 유연성이 향상됩니다. 솔루션 처리 AgNW 네트워크 투명 전도전극 (TC)는 따라서 Cu (In,Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양 전지1,2,3,4,5에 사용되었습니다. , 6. 솔루션 처리 AgNW TC는 일반적으로 PEDOT : PSS, ITO, ZnO등과 같은 전도성 매트릭스에서 임베디드AgNW 또는 샌드위치 AgNW 구조의 형태로 제작됩니다. 도 10,도 11 매트릭스 층은 AgNW 네트워크의 빈 공간에 존재하는 전하 반송파의 수집을 향상시킬 수 있다.
그러나, 매트릭스 층은 CIGS 박막 태양전지(12,13)에서매트릭스 층과 기본 CdS 버퍼 층 사이의 계면 결함을 생성할 수 있다. 계면 결함은 종종 전류 밀도 전압 (J-V) 곡선에 꼬임을 일으켜 셀의 낮은 충진 계수 (FF)를 초래하여 태양 전지 성능에 해롭습니다. 이전에는 AgNWs와 CdS 버퍼 층(14) 사이에 추가적인 얇은 CdS 층(2nd CdS 계층)을 선택적으로 증착하여 이 문제를 해결하는 방법을 보고하였다. 추가 CdS 레이어의 통합은 AgNW 및 CdS 레이어 사이의 접합부에서 접촉 특성을 향상시켰습니다. 결과적으로, AgNW 네트워크의 반송파 수집이 크게 향상되었고, 셀 성능이 향상되었다. 이 프로토콜에서는 CIGS 박막 태양 전지에서 2nd CdS 층을 사용하여 AgNW 네트워크와 CdS 버퍼 층 간의 강력한 전기 적 접촉을 제조하는 실험 절차를 설명합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
최적의 셀 성능을 달성하기 위해 2nd CdS 층의 증착 시간을 최적화해야 합니다. 증착 시간이 증가함에 따라 2nd CdS 층의 두께가 증가하여 결과적으로 전기 접촉이 향상됩니다. 그러나, 2nd CdS 층의 추가 증착은 빛 흡수를 감소시키는 두꺼운 층을 초래할 것이고, 장치 효율은 감소할 것이다. 우리는 2nd CdS 층에 대한 증착 시간 10 분으로 최고의 세포 성능을 달성하고 더 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 한국에너지연구원(KIER)의 사내 연구개발 프로그램과 한국에너지연구원(NRF)의 지원을 받아 한국에너지연구원(NRF)을 통한 기초과학연구프로그램을 통해 지원되었다. 교육 (그랜트 NRF-2016R1D1A1B0393440).
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
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