Termal Buharlaşma ve Atomik katman Biriktirme tarafından Record-verimlilik SNS Güneş Pilleri yapma

Özet

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

Özet

Metal sülfid (SNS) Toprak-zengin, toksik olmayan, güneş hücreleri için aday emici bir malzemedir. SNS kolay faz kontrol ve uyumlu termal buharlaştırma yoluyla hızlı bir büyüme sunar ve kuvvetle görünür ışığı emer. Bununla birlikte, uzun bir süre için SNS güneş hücreleri kayıt güç konversiyon randımanı% 2 altında kalmıştır. Son zamanlarda biz atom tabakası birikimi ile yatırılan SNS kullanarak 4.36% yeni sertifikalı rekor verimliliği gösterdi ve% 3.88 termal buharlaşma kullanarak. Burada, bu kayıt güneş pilleri için imalat prosedürü tarif edilmiştir ve imalat sürecinin istatistiksel dağılımı rapor edilmiştir. tek bir alt-tabaka üzerinde ölçülen etkinlik standart sapma, tipik olarak% 0.5 üzerinde değildir. Yüzey seçimi ve temizlik dahil tüm adımlar, Mo açıklanan arka teması (katot), SNS biriktirme, tavlama, yüzey pasivasyon, Zn (O, S) tampon tabaka seçimi ve birikimi, şeffaf iletken (anot) birikimi ve metalleşme için sıçratma. Her substrat biz aktif alan 0.25 cm ² ile 11 ayrı cihazlar, her imal. Dahası, simüle güneş ışığı altında akım-gerilim eğrileri yüksek kapasiteli ölçümleri ve değişken ışık önyargı ile dış kuantum verimi ölçümü için bir sistem tarif edilmektedir. Bu sistemle biz otomatik bir şekilde ve asgari sürede tüm 11 cihazlarda tam veri setlerini ölçmek mümkün. Bu sonuçlar büyük örnek setleri okuyan yerine yüksek performanslı cihazlarda yoğunlaşmak değerini göstermektedir. Büyük veri setleri ayırt ve cihazları etkileyen bireysel kayıp mekanizmaları düzeltmek için bize yardımcı olur.

Giriş

İnce film fotovoltaik (PV) ilgi ve önemli araştırma faaliyeti çekmeye devam. Ancak, PV pazarının ekonomi hızla değişen ve ticari açıdan başarılı ince film PV gelişmekte olan daha zorlu bir umudu haline gelmiştir. Eşit koşullarda gofret tabanlı teknolojiler üzerinde üretim maliyet avantajı artık hafife alınabilir, hem verimlilik ve maliyet iyileştirmeleri aranmalıdır. ^1,2 biz bir emici malzeme olarak SNS geliştirmek için seçmiş bu gerçeğin ışığında ince film PV. SNS düşük üretim maliyeti çevirmek olabilir içsel pratik avantajları vardır. Yüksek verimleri ortaya konabilir, o ticari ince film PV CdTe için bir drop-in yedek olarak düşünülebilir. Burada, son za....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protokol

1. Yüzey Seçimi ve Kesme

1. Satınalma kalın termal oksit ile Si gofret cilalı. Burada bildirilen cihazlar için, 300 nm veya daha kalın termal oksit ile 500 mikron kalınlığında gofret kullanın. Yüzey seçim kriterleri Tartışma bölümünde ele alınmıştır.
2. Spin kat tipik bir pozitif fotorezist ile gofretin cilalı tarafı (SPR 700 veya PMMA A. 495) ve yumuşak fırında (100 ° C'de 30 sn).
   Not: Bu bir sonraki kesim aşamasında hasar veya bulaşmayı önlemek için koruyucu bir tabakadır.
3. 1 "× 1" (25.4 x 25.4 mm ²⁾ kare yüzeyler halinde gofreti kesmek için bir kalıp gördüm kullanın.

2. Yüzey Temizleme ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Sonuçlar

Yukarıda açıklandığı gibi Şekiller 6-8 sonuç iki temsilci "taban" TE-yetiştirilen numuneler için gösterilmiştir. Işıklı J - Bu iki numune için V verilerinin Şekil 6'da çizilen ilk örneği ("SnS140203F") daha önce bildirilmiştir 3.88% onaylı verimle ürünü verdi ⁹ Örnek JV dağılımı da her bir örnek için gösterilmiştir... Belirli bir ön voltajın için, bu dağılımlar olarak hesaplanmıştır.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Tartışmalar

Yüzey seçimi temizliği

Okside Si levha alt tabaka olarak kullanılır. yüzeyler Oluşan güneş hücreleri için mekanik destek ve onların elektriksel özellikleri önemli değildir. Ticari olarak satın alınan Si gofret ticari olarak satın alınan bir cam gofret daha tipik olarak temiz olduğundan Si levha cam tercih edilir ve bu alt-tabaka temizlemede zaman kazandırır. Si ayrıca büyüme ve tavlama sırasında daha eşit ısıtma neden cam, daha yüksek ısıl il.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Quartz wafer carrier	AM Quartz, Gainesville, TX		bespoke design
Sputtering system	PVD Products		High vacuum sputtering system with load lock
4% H2S in N2	Airgas Inc.	X02NI96C33A5626
99.5% H2S	Matheson Trigas	G1540250
SnS powder	Sigma Aldrich	741000-5G
Effusion cell	Veeco	35-LT	Low temperature, single filament effusion cell
diethylzinc (Zn(C2H5)2)	Strem Chemicals	93-3030
Laser cutter	Electrox	Scorpian G2	Used for ITO shadow masks
ITO sputtering target (In2O3/SnO2 90/10 wt.%, 99.99% pure)	Kurt J. Lesker	EJTITOX402A4
Metallization shadow masks	MicroConnex		bespoke design
Electron Beam Evaporator	Denton		High vacuum metals evaporator with load-lock
AM1.5 solar simulator	Newport Oriel	91194	1,300 W Xe-lamp using an AM1.5G filter
Spectrophotometer	Perkin Elmer	Lambda 950 UV-Vis-NIR	150 mm Spectralon-coated integrating sphere
Calibrated Si solar cell	PV Measurements		BK-7 window glass
Double probe tips	Accuprobe	K1C8C1F
Souce-meter	Keithley	2400
Quantum efficiency measurement system	PV Measurements	QEX7
Calibrated Si photodiode	PV Measurements
High-throughput solar cell test station	PV Measurements		bespoke design
Inert pump oil	DuPont	Krytox	PFPE oil, grade 1514; vendor: Eastern Scientific
H2S resistant elastomer o-rings	DuPont	Kalrez	compound 7075; vendor: Marco Rubber
H2S resistant elastomer o-rings	Marco Rubber	Markez	compound Z1028
H2S resistant elastomer o-rings	Seals Eastern, Inc.	Aflas	vendor: Marco Rubber