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)

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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 fina^{1,2,3,4,5 , 6}. solução-processado agnw TCEs são normalmente fabricados a forma de embutido-agnw ou Sandwich-agnw estruturas em uma matriz condutora como pedot: PSS, Ito, ZnO, etc^{7,8,9, 10,11} as camadas da matriz podem realçar que a coleção dos portadores da carga presente nos espaços vazios da rede de agnw.

No entanto, as camadas matriciais podem gerar defeitos interfaciais entre a camada matricial e a camada de buffer de CDs subjacente em células solares de película fina de CIGS^12,13. Os defeitos interfaciais causam frequentemente uma torção na curva atual da densidade-tensão (J-V), tendo por resultado um baixo fator de suficiência (FF) na pilha, que é prejudicial ao desempenho da pilha solar. Nós relatado previamente um método para resolver esta edição seletivamente depositando uma camada fina adicional dos CDs (camada dos CDs de 2^ND ) entre o agnws e a camada de amortecedor¹⁴dos CDs. A incorporação de uma camada adicional de CdS aprimorou as propriedades de contato na junção entre as camadas AgNW e CdS. Conseqüentemente, a coleção da transportadora na rede de AgNW foi melhorada extremamente, e o desempenho da pilha foi realçado. Neste protocolo, nós descrevemos o procedimento experimental para fabricar o contato elétrico robusto entre a rede de AgNW e a camada de amortecedor dos CdS usando uma camada dos CDs 2^ND em uma pilha solar da fino-película dos CIGS.

Protocol

1. preparação de mo-revestido de vidro por DC magnetron sputtering Carga limpa substratos de vidro em um magnetron DC e bomba para baixo para abaixo 4 x 10-6 Torr. Fluxo de ar de gás e definir a pressão de trabalho para 20 mTorr. Ligue o plasma e aumente a potência de saída CC para 3 kW. 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. Ajus…

Representative Results

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….

Discussion

Observe que o tempo de deposição da camada de CDs de 2^ND 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 2^ND aumenta e, consequentemente, o contato elétrico melhorará. No entanto, a deposição adicional da camada de CDs de 2^ND 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 te…

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