En este protocolo, describimos el procedimiento experimental detallado para la fabricación de un contacto robusto a nanoescala entre una red de nanohilos de plata y la capa de búfer CdS en una célula solar de película delgada CIGS.
Los electrodos transparentes nanohilos de plata se han empleado como capas de ventana para células solares de película delgada Cu(In,Ga)Se 2. Los electrodos nanohilos de plata desnuda normalmente resultan en un rendimiento celular muy pobre. La incrustación o emparedado de nanohilos de plata utilizando materiales transparentes moderadamente conductivos, como el óxido de estaño de indio u óxido de zinc, puede mejorar el rendimiento celular. Sin embargo, las capas de matriz procesadas por la solución pueden causar un número significativo de defectos interfaciales entre los electrodos transparentes y el búfer CdS, lo que eventualmente puede resultar en un bajo rendimiento celular. Este manuscrito describe cómo fabricar un contacto eléctrico robusto entre un electrodo de nanohilo de plata y la capa de amortiguación CdS subyacente en una celda solar Cu(In,Ga)Se 2, lo que permite un alto rendimiento celular utilizando nanohilos de plata sin matriz transparente Electrodos. El electrodo de nanohilo de plata sin matriz fabricado por nuestro método demuestra que la capacidad de recolección de portadoras de carga de células basadas en electrodos de nanohilo de plata es tan buena como la de las células estándar con ZnO:Al/i-ZnO estan a la misma y Los CdS tienen contacto eléctrico de alta calidad. El contacto eléctrico de alta calidad se logró depositando una capa CdS adicional tan delgada como 10 nm sobre la superficie de nanohilo de plata.
Las redes de nanohilos de plata (AgNW) se han estudiado ampliamente como una alternativa a la realización de películas delgadas de óxido de estaño indio (ITO) debido a sus ventajas sobre los óxidos de conducción transparentes convencionales (TTO) en términos de menor costo de procesamiento y menor costo de procesamiento y mayor flexibilidad mecánica. Así, se han empleado electrodos de conducción transparente (ECT) de red AgNW procesados en solución en células solares de película delgada Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)1,2,3,4,5 , 6. Las ECT AgNW procesadas en solución se fabrican normalmente en forma de estructuras integradas AgNW o sandwich-AgNW en una matriz conductora como PEDOT:PSS, ITO, ZnO, etc.7,8,9, 10,11 Las capas de matriz pueden mejorar que la recogida de los portadores de carga presentes en los espacios vacíos de la red AgNW.
Sin embargo, las capas de matriz pueden generar defectos interfaciales entre la capa de matriz y la capa de búfer CdS subyacente en las células solares de película delgada CIGS12,13. Los defectos interfaciales a menudo causan una torcedura en la curva de voltaje de densidad de corriente (J-V), lo que resulta en un factor de llenado bajo (FF) en la célula, que es perjudicial para el rendimiento de las células solares. Previamente informamos de un método para resolver este problema mediante el depósito selectivo de una capa cdS delgada adicional (2nd Capa CdS) entre los AgNW y la capa de búfer de CdS14. La incorporación de una capa CdS adicional mejoró las propiedades de contacto en la unión entre las capas AgNW y CdS. En consecuencia, la colección de portadoras en la red AgNW se mejoró considerablemente, y se mejoró el rendimiento de la célula. En este protocolo, describimos el procedimiento experimental para fabricar un contacto eléctrico robusto entre la red AgNW y la capa de búfer CdS utilizando una capa de 2nd CdS en una célula solar de película delgada CIGS.
Tenga en cuenta que el tiempo de deposición de la capa 2nd CdS debe optimizarse para lograr el rendimiento de celda óptimo. A medida que aumenta el tiempo de deposición, el grosor de la capa 2nd CdS aumenta y, en consecuencia, el contacto eléctrico mejorará. Sin embargo, una nueva deposición de la capa 2nd CdS dará como resultado una capa más gruesa que reduce la absorción de la luz, y la eficiencia del dispositivo disminuirá. Logramos el mejor rendimiento celular con 10 minutos…
The authors have nothing to disclose.
Esta investigación fue apoyada por el Programa de Investigación y Desarrollo Interno del Instituto de Investigación Energética de Corea (KIER) (B9-2411) y el Programa de Investigación de Ciencia Básica a través de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF) financiado por el Ministerio de Investigación Educación (Grant NRF-2016R1D1A1B03934840).
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 |