Yazarlar sertifikalı JV ölçümleri için Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) Paul Ciszek ve Keith Emery teşekkür etmek istiyorum, Riley Brandt (MİT) fotoelektron spektroskopisi ölçümleri için, ve hipotez testi bölümü için ilham için Jeff Cotter (ASU). Bu çalışma hibe 02.20.MC11 altında Bosch Enerji Araştırma Ağı aracılığıyla sözleşme DE-EE0005329 altında Sunshot Girişimi aracılığıyla ABD Enerji Bakanlığı ve Robert Bosch LLC tarafından desteklenmektedir. V. Steinmann, R. Jaramillo, K. Hartman desteğini sırasıyla Alexander von Humboldt vakıf, bir DOE EERE Doktora Sonrası Araştırma Ödülü ve Intel Doktora Bursu, kabul. Ödül ECS-0335765 altında Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenen Harvard Üniversitesi Nano Sistemleri Merkezi&#39;nin bu iş yapılmış kullanımı.

1. Yüzey Seçimi ve Kesme <ol><li> 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. </li><li> Spin kat tipik bir pozitif fotorezist ile gofretin cilalı tarafı (SPR 700 veya PMMA A. 495) ve yumuşak fırında (100 ° C&#39;de 30 sn). Not: Bu bir sonraki kesim aşamasında hasar veya bulaşmayı önlemek için koruyucu bir tabakadır. </li><li> 1 &quot;× 1&quot; (25.4 x 25.4 mm 2) kare yüzeyler halinde gofreti kesmek için bir kalıp gördüm kullanın. </li></ol> 2. Yüzey Temizleme <ol><li> 60 ° C - 45 °, 5 dakika boyunca iyonu giderilmiş (Di) su içinde bir ultrason banyosunda, ardından sıkıştırılmış azot tabancası kullanılarak adımı kesme sonucu parçacıkları ve diğer tortu çıkarın. </li><li> Ultrasonik ba ile fotodirenç katmanı kaldırın60 ° C - 45 °, 5 dakika boyunca aseton içinde inci. </li><li> Aseton, etanol ve izopropil alkol: 60 ° C - 5 45 dakika boyunca 3 daha sonra ultrasonik banyo, tüm maruz kalan alt-tabakanın temizlenmesi. Substratlar kuvars taşıyıcıya devam ederken, sıkıştırılmış azot tabancası ile kurutulması suretiyle bitirin. </li></ol> 3. Mo Püskürtme <ol><li> Bir yüksek vakum püskürtme sistemi içine temiz Si / SiO2 yüzeylerde yükleyin. Alt tabaka plaka Unheated ve alt tabaka dönme etkin olduğundan emin olun. 2 ile eğik magnetron silahlarla ticari sistem &quot;hedefler ve yaklaşık 4 bir atış mesafesi&quot; Burada bildirilen cihazların işlem için. </li><li> Nispeten yüksek arka plan basınç Ar gibi 10 mTorr ilk katman (yapışma tabakası) yatırın. 360 nm kalınlığında 2.6 a / sn&#39;lik bir büyüme oranı veren 180 W bir püskürtme gücünü (DC), ve bir birinci Mo katmanı ile Burada bildirilen cihazlar, işlem için. </li><li> Ikinci yatırınnispeten düşük arka plan basınç Ar gibi 2 mTorr de katman (iletken tabaka). Birinci tabaka (180 W) ile aynı püskürtme gücünü kullanın ve aynı kalınlıkta mevduat. Not: Burada bildirilen cihazlar ilk katman aynı kalınlıkta nm 360, bir ikinci Mo tabakası vardı. </li><li> Mo birikimi sonra, SNS biriktirme aşamasında kadar vakum altında yüzeylerde saklayın. </li></ol> 4. SNS Biriktirme Not: ALD birikim tekniği alt bölüm 4.1 içinde tarif edilmektedir ve TE yerleştirme alt bölüm 4.2 içinde tarif edilmektedir. ALD yerleştirme sistemi, Şekil 2 &#39;de gösterilmiştir, ve TE yerleştirme sistemi, Şekil 3&#39; de gösterilmiştir. <ol><li> ALD mevduat SNS <ol><li> Reaktöre yüklemeden önce organik parçacıkların ayrılması için 5 dakika boyunca UV ozon temizleyici Mo substratlar koydu. Sonra alt tabaka tutucu alt tabakaları yerleştirmek ve biriktirme bölgeye yerleştirin. </li><li> Fırın tempe Dengelenmesindebirikmesini başlamadan önce 200 ° C de süreyle. </li><li> Bis reaksiyonu (N, N &#39;-diisopropylacetamidinato) -kalay (II): [Sn 2, burada Sn (AMD) olarak adlandırılır (2 MeC (N -iPr)) 2] ve hidrojen sülfid (H SNS ince filmler büyütün 2S) 4. <ol><li> Sn (AMD), 95 ° C&#39;lik sabit bir sıcaklıkta 2 öncüsünü tutun. Biriktirme bölgeye fırında konteynerden Sn (amd) 2 buharın teslim yardımcı olmak için saf N 2 gazı kullanın. Her ALD döngüsü sırasında, Sn (amd) tedarik üç doz 1.1 Torr saniyenin toplam maruz kalma 2 habercisi. </li><li> Kükürt kaynağı olarak N2 içinde% 4 H2 S bir gaz karışımı kullanın. Hidrojen sülfür buharına maruz doz başına 1.5 Torr ikinci olduğundan emin olun. H 2 S kısmi basıncı ve N 2 H 2 S toplam basınç sırasıyla 0.76 Torr ve 19 Torr olduğundan emin olun. </li></ol></li><li> Set tSn öncüsü dozu ve H 2 S dozu arasındaki süre pompalama o birikimini hızlandırmak amacıyla (kısa çoğu diğer konvansiyonel ALD prosedürlerine göre) sadece 1 sn olmak. Not: Sn öncüsü tamamen bu kısa pompalama zaman kaldırılmaz Çünkü H 2 S geldiğinde, bazı kalıntı Sn öncüsü olmaya devam etmektedir. Böylece işlem darbeli CVD işlemi olarak tarif edilebilir. SNS filmin büyüme oranı 0.33 Å / devir veya 0.04 Å / sn. </li></ol></li><li> TE tarafından Mevduat SNS <ol><li> Işlem odası basıncı 2 x 10 -7 Torr ya da daha düşük olduğundan emin olun. Yük kilidi sayesinde odasına yükleyin yüzeyler. Tek bir klip ile ya da alt tabaka plakaya aşağı vidalanır uygun boyutta cepli özel bir substrat tutucu ile iki plaka yüzeylerde tutun. </li><li> Onların ayar için kaynak ve yüzey ısıtıcıları rampa. Burada bildirilen cihaz için yüzey sıcaklığı 240 ° C&#39;dir ve büyüme oranı 17 / sn; 610 ° C (kaynak tozu tek yük için zaman gerekli kaynak sıcaklığı artar) - aralığındaki 550 kaynak sıcaklığını ayarlamak bu büyüme oranını elde etmek. Hedef film kalınlığı 1.000 nm. </li><li> Öncesi ve işlem odasına QCM kolunu hareket ettirerek SNS film biriktirme sonra kuvars kristal monitör (QCM) ile biriktirme hızı ölçün. QCM alt-tabaka bir büyüme konumuna hareket ettirilebilir, böylece bu ölçüm için alt-tabaka oluşturulur. Not: biriktirme hızı 3 saat bir birikim süresi boyunca oldukça sabit kalır (0.05 Å / sn sapma ±). </li><li> Birikimi sonra havaya havalandırma önce geri yükleme kilide örnekleri aktarın. Hızlı bir şekilde vakumla ya da bir sonraki işleme aşamasından önce bir atıl atmosfer izolasyon kutusu ya depoya hava yoluyla numune taşıma. Not: Tipik kasıtsız hava pozlama süresi yaklaşık 3 dk. Tipik saklama süresi bir gün ve aw arasındaeek. </li></ol></li></ol> 5. SNS Tavlama Not: Bu adım ALD ve TE güneş hücreleri için biraz farklı yapılır. ALD güneş pilleri için tavlama işlemi alt bölüm 5.1&#39;de anlatılan ve TE güneş hücreleri için prosedür alt bölüm 5.2 içinde tarif edilmektedir. tavlama amacı Tartışma bölümünde ele alınmıştır. <ol><li> H 2 S gazı ALD yetiştirilen SNS filmleri tavlama. Not: Bu adım, ALD büyüme için kullanılan aynı sistem içinde gerçekleştirilir. <ol><li> 40 sccm&#39;lik 10 Torr basınçta bir akış oranında saf H 2S gazı (saf% 99.5) kullanın. </li><li> 400 ° C arasında bir sıcaklığa SNS film ısı ve H 2S gaz ortamında 1 st için tutun. Gaz sıcaklığı Ramping ve aşağı olmak üzere, tüm süreç boyunca akan emin olun. </li></ol></li><li> H 2 S gazı TE-yetiştirilen SNS filmleri tavlama. Özel bir tüp fırında bu adımı gerçekleştirin. <ol><li> Yük incifırının sıcak bölge bölgeye temiz bir kuvars plaka ve slayt üzerine e örnekleri. </li><li> Fırın kapatıldıktan sonra, saf N2 ile üç kez temizlemek ve taban baskı aşağı pompa sağlar. </li><li> 28 Torr&#39;da% 4, H 2 S 100 sccm&#39;lik gaz akışını oluşturulması. </li><li> 10 dakika boyunca 400 ° C&#39;ye kadar bir sıcaklık rampası. Numuneler sıcak bölgede yardım almadan soğumaya bırakın, sonra, 1 saat boyunca 400 ° C&#39;de tutun. Numuneler 60 ° C altında serin kadar sabit bir H2 S gaz akışı ve basıncı korur. Örnekleri çıkarın ve ya bir sonraki aşamada hemen devam etmek veya bir inert gaz, eldivenli bir kutu içinde depolanması içine yerleştirin. </li></ol></li></ol> Yerli Oksit 6. SNS Yüzey Pasivasyon Not: Bu adım ALD ve TE güneş hücreleri için biraz farklı yapılır. Alt bölümde 6.1 içinde ALD güneş pilleri için yüzey pasivasyonu prosedürü tarif edilmiştir ve TE güneş hücreleri için prosedür alt bölümde anlatılan6.2. Bu adımın işlevi daha ayrıntılı bir tartışma bölümünde ele alınmıştır. <ol><li> ALD yetiştirilen numuneler için, ALD tarafından Adada 2 ince bir tabaka büyür. Not: SNS büyümesi için kullanılandan daha başka bir reaktör kullanılır. <ol><li> Kalay siklik amid reaksiyonu ile SNO 2 büyümek [(1,3-bis (1,1-dimetiletil) -4,5-dimetil- (4R, 5R) -1,3,2-diazastannolidin-2-iliden) Sn (II)] ve hidrojen peroksit (H2O 2). 43 ° C de bir fırında ve oda sıcaklığında, bir kabarcık içinde H2O 2 siklik amid kalay öncü saklayın. </li><li> Birikimi için 120 ° C de alt-tabaka sıcaklığı muhafaza edin. </li><li> 5 döngü, toplam sırasıyla döngü başına 0.33 ile 1.5 Torr ikinci kullanılarak kalay öncü ve H2O 2, Açığa. X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) analizi 10 ile ölçülen sonuçlanan SnO 2 kalınlığı 0.6 0.7 nm olup olmadığını kontrol edin. </li></ol></li><li> TE-yetiştirilen numuneler için, thi oluşturmakHava maruz kalma Sno 2 n tabakası. <ol><li> 24 saat laboratuvar ortam havası örnekleri Açığa. XPS analizi ile ölçülen sonuçlanan SnO 2 kalınlığı yaklaşık 0.5 nm olup olmadığını kontrol edin. Not: Tipik RT C 24 ± 1 ° ve tipik nem (yaz aylarında daha yüksek)% 45 ±% 13 olduğu; Burada bildirilen cihazlar için, değerleri sırasıyla 24.6 ˚C ve &lt;% 30 idi. </li></ol></li></ol> Zn 7. Biriktirme (O, S) / ZnO Tampon Katman Not: Bu adım ALD ile SNS büyüme için kullanılan aynı ALD odasında gerçekleştirilir. <ol><li> ALD ile N katmanı: Bir Zn (O, S) büyütün. <ol><li> 120 ° C de alt-tabaka sıcaklığı muhafaza edin. </li><li> Büyüme Zn (O, S): dietilçinko reaksiyonu (Zn (Cı 2H 5) 2, DEZ), iyonu giderilmiş su (H2O) 2 S N2 içinde% 4, H, ve amonyaktan ALD N (NH 3) 11. Bubbler contai Mağazaoda sıcaklığında Ning DEZ. Bir döngü dizisi kullanın [DEZ-H 2 O-DEZ-NH 3] 14 - [DEZ-H 2 S] 1 ve bu süper döngüsü 12 kez tekrarlayın. Amonyak maruz 11 Torr ikinci olduğundan emin olun. </li><li> Rutherford gerisaçılımı spektroskopisi 12 ile ölçüldüğünde elde edilen filmde, S / Zn oranı, 0.14 olduğunu kontrol edin ve filmin kalınlığı yaklaşık olarak 36 nm olduğu. </li></ol></li><li> ALD tarafından ZnO katmanı büyütün. <ol><li> 120 ° C de alt-tabaka sıcaklığı muhafaza edin. </li><li> DEZ-H 2 O 50 ALD döngüleri ile ZnO büyüyecek Not: Elde edilen ZnO filmin kalınlığı yaklaşık 18 nm&#39;dir. </li></ol></li></ol> Şeffaf İletken Oksit 8. Biriktirme (TCO), indiyum kalay oksit (ITO) <ol><li> (610 mikron) alüminyum levha 6061 laboratuvar lazer kesici kullanarak &quot;bir 0.024 İTO gölge maskeleri kesin. Not: maskeleri 0.25 cm 2 olan 11 dikdörtgen cihazları tanımlamakboyutu artı optik yansıtma ölçümleri için kullanılan bir köşede büyük bir ped, bakınız Şekil 4. </li><li> Bir maske hizalama cihazları ve maskeler takın. Not: Bu yerde maskeleri sabitlemek için iç içe alt tabaka için cepler ve maske ve klipleri ile bir alüminyum levha olduğunu. </li><li> Reaktif magnetron püskürtme yoluyla Mevduat ITO. <ol><li> Yaklaşık 80 alt tabakayı ısıtın - 90 ˚C ve yüzey rotasyonunu sağlar. </li><li> 4 mTorr toplam basınçta 40 / 0.1 sccm Ar / O 2 gaz akışı ile 65 W RF püskürtme güçte (2 O 3 / SnO 2 90/10 ağırlık.% Saf% 99,99 olarak) 2 inç çaplı İTO hedef kullanın. </li><li> 240 nm kalınlığında İTO filmi büyütün. Not: Bu parametreler ile, aralık 0.5 Å / sn ve sac dirençleri büyüme oranları 60 - 40 Ω / metrekare elde edilir. </li></ol></li></ol> 9. Metalizasyon <ol><li> 127 mikron kalınlığında Austen&#39;ın kesilmiş metallization gölge maskeleriITIC paslanmaz çelik sac. Not: Bu maskeler ticari bir şirket tarafından + 10 / -5 mm toleransı ile kesilir. Metal model 2 1,5 mm ile ayrılmış parmaklar, her 7 mm uzunluğunda ve 1 x 1 mm 2 kişi pad, bakınız Şekil 4 oluşuyor. </li><li> Adım 8.2 gibi bir maske hizalama cihazları ve maskeler takın. </li><li> Elektron ışını buharlaştırma yoluyla (TE cihazlar için) Mevduat Ag ya da (ALD cihazlar için) Ni / Al. <ol><li> Bir elektron ışını metal buharlaştırma sistemi substrat plakası üzerine Dağı maske hizalama. 1 x 10 -6 Torr altında bir taban basıncına kadar pompalayın. </li><li> 2 a / sn&#39;lik bir hızda metal buharlaştırın. 500 nm toplam metal kalınlığını yatırın. </li></ol></li></ol> 10. Cihaz Karakterizasyonu <ol><li> Simüle karanlık ve AM1.5 güneş ışığında tüm aygıtlarda - (&quot;V J&quot;) ölçümleri Akım gerilim gerçekleştirin. <ol><li> V veri fr - J toplayarak güneş simülatörü kalibrekalibre silisyum güneş pili ve AM1.5 güneşlenme için kalibre akım değeri ulaşana kadar güneş simülatörü lamba gücü ve yüksekliğini ayarlayarak om. </li><li> Üst (anot, Ag veya Al) ve altta (katot, Mo) katmanları hem irtibata bakır berilyum çift prob ipuçlarını kullanarak dört telli modunda cihazlar başvurun. Bir neşter bıçağı ile tampon ve SNS katmanlarını tırmalama ile alt tabaka başvurun. </li><li> Tedbir aydınlık ve karanlık J - kaynak gerilimine göre bir kaynak metre kullanılarak ve mevcut ölçüm V verileri. Not: Cihazlar genellikle 0.5 ± aralığında ölçülür V. cihazlar gerilim süpürür yönüne veya oranına duyarlı değildir. Rutin testler için bir alan tanımlayan ışık diyafram daha detaylı bilgi için tartışma bölümüne bakın kullanılmaz. </li></ol></li><li> Değişken ışık ve gerilim önyargı ile, tüm aygıtlarda dış kuantum verimi (EQE) ölçümleri yapın. <ol><li> RESPO ölçülerek EQE sistemi kalibreSi kalibrasyon fotodiyot nse. Not: Yazılımın buna göre ışık seviyesini ayarlamak için bir NIST-destekli standart ile yapılan ölçümlerde bu verileri karşılaştırır. </li><li> Adım 10.1.2 olarak, dört telli yöntemini kullanarak cihazları kurun. </li><li> 270 1.100 nm dalga boyu aralığında 100 Hz doğranmış monokrom ışık numuneyi aydınlatır ve elde edilen akım ölçer ticari bir sistemi kullanarak EQE ölçün. Üreticinin standart işletim prosedürüne göre, bu ölçümü yapın. </li><li> Değişken gerilim ve beyaz ışık önyargı ile EQE ölçümü tekrarlayın. Gerilim önyargı ve hafif bir önyargı kaynağı bir halojen lamba temini için bir sourcemeter kullanın. Hem ileri hem de cihazları ölçün ve gerilim önyargı ters ve ~ 1 Suns kadar değişken beyaz ışık yoğunluğu altında. </li><li> İç dış dönüştürmek amacıyla bir entegre küre ile bir spektrofotometre kullanılarak İTO üst yüzeyin optik yansıtma (% R) ölçünkuantum verimi (IQE). Üreticinin standart işletim prosedürüne göre, bu ölçümü yapın. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Woodhouse, M., Goodrich, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perspectives+on+the+pathways+for+cadmium+telluride+photovoltaic+module+manufacturers+to+address+expected+increases+in+the+price+for+tellurium.">Perspectives on the pathways for cadmium telluride photovoltaic module manufacturers to address expected increases in the price for tellurium.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 115, 199-212 (2013).</li><li>Ramakrishna Reddy, K. T., Koteswara Reddy, N., Miles, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photovoltaic+properties+of+SnS+based+solar+cells.">Photovoltaic properties of SnS based solar cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 90 (18-19), 3041-3046 (2006).</li><li>Sinsermsuksakul, P., Heo, J., Noh, W., Hock, A. S., Gordon, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+Layer+Deposition+of+Tin+Monosulfide+Thin+Films.">Atomic Layer Deposition of Tin Monosulfide Thin Films.</a> Advanced Energy Materials. 1 (6), 1116-1125 (2011).</li><li>Noguchi, H., Setiyadi, A., Tanamura, H., Nagatomo, T., Omoto, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+vacuum-evaporated+tin+sulfide+film+for+solar+cell+materials.">Characterization of vacuum-evaporated tin sulfide film for solar cell materials.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 35, 325-331 (1994).</li><li>Hartman, K., Johnson, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SnS+thin-films+by+RF+sputtering+at+room+temperature.">SnS thin-films by RF sputtering at room temperature.</a> Thin Solid Films. 519 (21), 7421-7424 (2011).</li><li>Tanusevski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+and+photoelectric+properties+of+SnS+thin+films+prepared+by+chemical+bath+deposition.">Optical and photoelectric properties of SnS thin films prepared by chemical bath deposition.</a> Semiconductor Science and Technology. 18 (6), 501 (2003).</li><li>Sharma, R. C., Chang, Y. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+S&#8722;Sn+(Sulfur-Tin)+system.">The S&#8722;Sn (Sulfur-Tin) system.</a> Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 7 (3), 269-273 (1986).</li><li>Steinmann, V., Jaramillo, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3.88%+Efficient+Tin+Sulfide+Solar+Cells+using+Congruent+Thermal+Evaporation.">3.88% Efficient Tin Sulfide Solar Cells using Congruent Thermal Evaporation.</a> Advanced Materials. 26 (44), 7488-7492 (2014).</li><li>Sinsermsuksakul, P., Sun, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overcoming+Efficiency+Limitations+of+SnS-Based+Solar+Cells.">Overcoming Efficiency Limitations of SnS-Based Solar Cells.</a> Advanced Energy Materials. 4 (15), 1400496 (2014).</li><li>Hejin Park, H., Heasley, R., Gordon, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+layer+deposition+of+Zn(O,S)+thin+films+with+tunable+electrical+properties+by+oxygen+annealing.">Atomic layer deposition of Zn(O,S) thin films with tunable electrical properties by oxygen annealing.</a> Applied Physics Letters. 102 (13), 132110 (2013).</li><li>Scofield, J. H., Duda, A., Albin, D., Ballard, B. L., Predecki, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sputtered+molybdenum+bilayer+back+contact+for+copper+indium+diselenide-based+polycrystalline+thin-film+solar+cells.">Sputtered molybdenum bilayer back contact for copper indium diselenide-based polycrystalline thin-film solar cells.</a> Thin Solid Films. 260 (1), 26-31 (1995).</li><li>Malone, B. D., Gali, A., Kaxiras, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+principles+study+of+point+defects+in+SnS.">First principles study of point defects in SnS.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 16, 26176-26183 (2014).</li><li>Vaux, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Research+methods:+Know+when+your+numbers+are+significant.">Research methods: Know when your numbers are significant.</a> Nature. 492 (7428), 180-181 (2012).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

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...

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 zamanlarda bildirilen rekor SNS güneş hücreleri için fabrikasyon işlemi gösterilmektedir. Biz alt tabaka seçimi, çökelme koşulları, cihaz düzeni ve ölçüm protokolleri gibi pratik yönleriyle ele. SNS, toksik olmayan bir toprak-bol ve ucuz elemanları (teneke ve sülfür) oluşmaktadır. SNS 1.1 eV dolaylı bandaralıklı ile inert ve çözünmeyen yarı iletken katı (mineral adı Herzenbergite) &#39;dir, 1.4 eV yukarıdaki enerji foton güçlü ışık emme (α&gt; 10 4 cm-1) ve taşıyıcı konsantrasyonu ile içsel p tipi iletkenlik aralığında 15 Ekim-17 Ekim cm -3 - 3. Önemli 7, SNS örtüşecek buharlaşır ve 600 ° C &#39;ye kadar faz stabil olan 8,9 Bu SNS termal buharlaştırma (TE) ve yüksek tarafından tevdi edilmesi anlamına gelir. CdTe güneş hücrelerinin üretiminde kullanılan gibi -Hızlandırın kuzeni kapalı alan süblimasyon (CSS). Ayrıca, SNS faz kontrol özellikle Cu (In, Ga) (S, Se), 2 (CIGS) ve Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) de dahil olmak üzere, pek çok ince film fotovoltaik malzeme için daha çok daha basit olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, hücre efrasyonlarımız SNS PV ticarileştirilmesine birincil engel olarak duruyor ve SNS zamanlar yüksek verimleri laboratuvar ölçeğinde gösterilmiştir CdTe için bir drop-in yerine düşünülebilir. Ancak bu etkinlik engeli ardı edilemez. Biz rekor verimliliği ticari gelişimini teşvik etmek amacıyla,% 4 ~ dan, dört bir faktör tarafından% 15 artırmak gerekir tahmin ediyoruz. CSS ile yüksek kaliteli SNS ince filmlerin bir drop-in CdTe için yedek da gerektirecektir büyüme ve SNS doğrudan yetiştirilebilir hangi bir n tipi ortağı malzeme geliştirme gibi SNS geliştirilmesi. Aşağıda iki farklı biriktirme teknikleri, atomik tabaka biriktirme (ALD) ve TE kullanarak kayıt SNS güneş hücreleri üretmek için adım-adım prosedürü tarif edilmektedir. ALD bir yavaş büyüme yöntemidir ancak güncel yüksek verimlilik cihazları vermiştir. TE daha hızlı ve endüstriyel ölçeklenebilir, ancak verimlilik ALD kalıyor. TE farklı SNS biriktirme yöntemlere ek olarakve ALD güneş pilleri tavlama, yüzey pasivasyon ve metalle kaplama adımlarla biraz farklıdır. Cihaz imalat adımları Şekil 1 &#39;de numaralandırılır. Prosedürü anlattıktan sonra, sertifikalı kayıt cihazları ve ilgili örnekler için test sonuçları sunulmuştur. rekor sonuçları önceden bildirilmiştir. İşte odak tipik bir işlem çalıştırmak için sonuçların dağılımı üzerinde olduğunu.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" >
	
	<tbody>
		<tr >
			<td >Quartz wafer carrier</td>
			<td >AM Quartz, Gainesville, TX</td>
			<td ></td>
			<td >bespoke design</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Sputtering system</td>
			<td >PVD Products</td>
			<td ></td>
			<td>High vacuum sputtering system with load lock</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >4% H2S in N2</td>
			<td >Airgas Inc.</td>
			<td>X02NI96C33A5626</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >99.5% H2S</td>
			<td >Matheson Trigas</td>
			<td>G1540250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >SnS powder</td>
			<td >Sigma Aldrich</td>
			<td>741000-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Effusion cell</td>
			<td >Veeco</td>
			<td>35-LT</td>
			<td>Low temperature, single filament effusion cell</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >diethylzinc (Zn(C2H5)2)</td>
			<td>Strem Chemicals</td>
			<td>93-3030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Laser cutter</td>
			<td>Electrox</td>
			<td >Scorpian G2</td>
			<td>Used for ITO shadow masks</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >ITO sputtering target (In2O3/SnO2 90/10 wt.%, 99.99% pure)</td>
			<td >Kurt J. Lesker</td>
			<td>EJTITOX402A4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Metallization shadow masks</td>
			<td>MicroConnex</td>
			<td ></td>
			<td>bespoke design</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Electron Beam Evaporator</td>
			<td>Denton</td>
			<td ></td>
			<td>High vacuum metals evaporator with load-lock</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >AM1.5 solar simulator</td>
			<td >Newport Oriel</td>
			<td align="right">91194</td>
			<td>1300 W Xe-lamp using an AM1.5G filter</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Spectrophotometer</td>
			<td >Perkin Elmer</td>
			<td>Lambda 950 UV-Vis-NIR</td>
			<td>150mm Spectralon-coated integrating sphere</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Calibrated Si solar cell</td>
			<td >PV Measurements</td>
			<td ></td>
			<td>BK-7 window glass</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Double probe tips</td>
			<td >Accuprobe</td>
			<td >K1C8C1F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Souce-meter</td>
			<td >Keithley</td>
			<td align="right" >2400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Quantum efficiency measurement system</td>
			<td >PV Measurements</td>
			<td>QEX7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Calibrated Si photodiode</td>
			<td >PV Measurements</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >High-throughput solar cell test station</td>
			<td >PV Measurements</td>
			<td ></td>
			<td>bespoke design</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Inert pump oil</td>
			<td >DuPont</td>
			<td >Krytox</td>
			<td>PFPE oil, grade 1514; vendor: Eastern Scientific</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >H2S resistant elastomer o-rings</td>
			<td >DuPont</td>
			<td>Kalrez</td>
			<td>compound 7075; vendor: Marco Rubber</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >H2S resistant elastomer o-rings</td>
			<td >Marco Rubber</td>
			<td >Markez</td>
			<td>compound Z1028</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >H2S resistant elastomer o-rings</td>
			<td>Seals Eastern, Inc.</td>
			<td >Aflas</td>
			<td>vendor: Marco Rubber</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

making record-efficiency sns solar cells by thermal evaporation and atomic layer deposition

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.

Yukarıda açıklandığı gibi Şekiller 6-8 sonuç iki temsilci &quot;taban&quot; TE-yetiştirilen numuneler için gösterilmiştir. Işıklı J - Bu iki numune için V verilerinin Şekil 6&#39;da çizilen ilk örneği (&quot;SnS140203F&quot;) 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...

Watch this Scientific Journal Video about Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition at JoVE.com

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

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%.

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

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

making-record-efficiency-sns-solar-cells-thermal-evaporation-atomic

Research

JoVE Journal

Engineering

42.6K Görüntüleme.  Massachusetts Institute of Technology. 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%.

Video: Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials offering a superior control over the spatial distribution of charge carriers across material interfaces. As this study demonstrates, a combination of donor-acceptor nanocrystal (NC) domains in a single nanoparticle can lead to the realization of efficient photocatalytic1-5 materials, while a layered assembly of donor- and acceptor-like nanocrystals films gives rise to photovoltaic materials.
Initially the paper focuses on the synthesis of composite inorganic nanocrystals, comprising linearly stacked ZnSe, CdS, and Pt domains, which jointly promote photoinduced charge separation. These structures are used in aqueous solutions for the photocatalysis of water under solar radiation, resulting in the production of H2 gas. To enhance the photoinduced separation of charges, a nanorod morphology with a linear gradient originating from an intrinsic electric field is used5. The inter-domain energetics are then optimized to drive photogenerated electrons toward the Pt catalytic site while expelling the holes to the surface of ZnSe domains for sacrificial regeneration (via methanol). Here we show that the only efficient way to produce hydrogen is to use electron-donating ligands to passivate the surface states by tuning the energy level alignment at the semiconductor-ligand interface. Stable and efficient reduction of water is allowed by these ligands due to the fact that they fill vacancies in the valence band of the semiconductor domain, preventing energetic holes from degrading it. Specifically, we show that the energy of the hole is transferred to the ligand moiety, leaving the semiconductor domain functional. This enables us to return the entire nanocrystal-ligand system to a functional state, when the ligands are degraded, by simply adding fresh ligands to the system4.
To promote a photovoltaic charge separation, we use a composite two-layer solid of PbS and TiO2 films. In this configuration, photoinduced electrons are injected into TiO2 and are subsequently picked up by an FTO electrode, while holes are channeled to a Au electrode via PbS layer6. To develop the latter we introduce a Semiconductor Matrix Encapsulated Nanocrystal Arrays (SMENA) strategy, which allows bonding PbS NCs into the surrounding matrix of CdS semiconductor. As a result, fabricated solids exhibit excellent thermal stability, attributed to the heteroepitaxial structure of nanocrystal-matrix interfaces, and show compelling light-harvesting performance in prototype solar cells7.

A general strategy for the development of charge-separating semiconductor nanocrystal composites deployable for solar energy production is presented. We show that assembly of donor-acceptor nanocrystal domains in a single nanoparticle geometry gives rise to a photocatalytic function, while bulk-heterojunctions of donor-acceptor nanocrystal films can be used for photovoltaic energy conversion.

Şarj-Ayırma Nanokristaller ve Bunların Katılar Yoluyla Güneş Enerjisi Hasat

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

Mühendislik

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

Fabrikasyon Pulsed Lazer Biriktirme tarafından Transparent letken Oksitler Nano-mühendislik

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

Transfer Baskı ile Hidrojene Mikrokristal Silikon Güneş Pilleri Işık Yakalama Gümüş Nanoyapıların Entegrasyonu

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. Conventionally reserved for the fabrication of metal thin films, thermal evaporation deposits bismuth into an array of vertical single crystalline nanowires over a flat thin film of vanadium held at RT, which is freshly deposited by magnetron sputtering or thermal evaporation. By controlling the temperature of the growth substrate the length and width of the nanowires can be tuned over a wide range. Responsible for this novel technique is a previously unknown nanowire growth mechanism that roots in the mild porosity of the vanadium thin film. Infiltrated into the vanadium pores, the bismuth domains (~ 1 nm) carry excessive surface energy that suppresses their melting point and continuously expels them out of the vanadium matrix to form nanowires. This discovery demonstrates the feasibility of scalable vapor phase synthesis of high purity nanomaterials without using any catalysts.

A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented.

Vakum Isıl Buharlaşma yoluyla bizmut Nanotel Array Çekirdeksiz Büyüme

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve<em&gt; In Situ</em&gt; Morfoloji Karakterizasyonu

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical properties. The possibility of doping was investigated by adding monovalent cation halides with similar ionic radii to Pb2+, including Cu+, Na+, and Ag+. A shift in the Fermi level and a remarkable decrease of sub-bandgap optical absorption, along with a lower energetic disorder in the perovskite, was achieved. An order-of-magnitude enhancement in the bulk hole mobility and a significant reduction of transport activation energy within an additive-based perovskite device was attained. The confluence of the aforementioned improved properties in the presence of these cations led to an enhancement in the photovoltaic parameters of the perovskite solar cell. An increase of 70 mV in open circuit voltage for AgI and a 2 mA/cm2 improvement in photocurrent density for NaI- and CuBr-based solar cells were achieved compared to the pristine device. Our work paves the way for further improvements in the optoelectronic quality of CH3NH3PbI3 perovskite and subsequent devices. It highlights a new avenue for investigations on the role of dopant impurities in crystallization and controls the electronic defect density in perovskite structures.

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we present a protocol to adjust the properties of solution-processed CH3NH3PbI3 through the incorporation of monovalent cation additives in order to achieve highly efficient perovskite solar cells.

CH tek değerlikli katyon doping<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; Verimli Perovskit Güneş Pilleri için

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction of degradation mechanisms and prevention of module field failure can consequently decrease investment risks as well as increase the electricity yield. An improved knowledge level can for these reasons significantly decrease the total costs of PV electricity. 
In order to better understand and minimize the degradation of PV modules, the occurring degradation mechanisms and conditions should be identified. This should preferably happen under combined stresses, since modules in the field are also simultaneously exposed to multiple stress factors. Therefore, two 'Combined Stress test with in situ measurement' setups have been designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, illumination, and electrical biases as independently controlled stress factors on solar cells and minimodules. The setups also allow real-time monitoring of the electrical properties of these samples. This protocol presents these setups and describes the experimental possibilities. Moreover, results obtained with these setups are also presented: various examples about the influence of both deposition and degradation conditions on the stability of thin film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) as well as Cu2ZnSnSe4 (CZTS) solar cells are described. Results on the temperature dependency of CIGS solar cells are also presented.

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Two &#39;Combined Stress test with in situ measurement&#39; setups, which allow real-time monitoring of accelerated degradation of solar cells and modules, were designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, electrical biases, and illumination as independently controlled stress factors. The setups and various experiments executed are presented.

Situ Güneş hücreleri ve modüllerin hızlandırılmış performans düşüşü izleme: Cu (In, Ga) Se2 güneş hücreleri için bir örnek çalışma

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule (SMPV1) and [6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester (PC71BM), by utilizing ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO NRs that grew on both a sputtered and sol-gel processed AZO seed layer are fabricated. Compared with the AZO thin film prepared by the sol-gel method, the sputtered AZO thin film exhibits better crystallization and lower surface roughness, according to X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscope (AFM) measurements. The orientation of the ZnO NRs grown on a sputtered AZO seed layer shows better vertical alignment, which is beneficial for the deposition of the subsequent active layer, forming better surface morphologies. Generally, the surface morphology of the active layer mainly dominates the fill factor (FF) of the devices. Consequently, the well-aligned ZnO NRs can be used to improve the carrier collection of the active layer and to increase the FF of the solar cells. Moreover, as an anti-reflection structure, it can also be utilized to enhance the light harvesting of the absorption layer, with the power conversion efficiency (PCE) of solar cells reaching 6.01%, higher than the sol-gel based solar cells with an efficiency of 4.74%.

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The well-aligned vertically oriented ZnO NRs exhibit high crystalline properties. The power conversion efficiency of solar cells can reach 6.01%.

İyi hizalanmış dikey odaklı ZnO Nanorod diziler ve kendi uygulama içinde ters küçük molekül güneş hücreleri

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...

Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition

Directed Energy Deposition (DED), which is an additive manufacturing technique, involves the creation of a molten pool with a laser beam where metal powder is injected as particles. In general, this technique is employed to either fabricate or repair different components. In this technique, the final characteristics are affected by many factors. Indeed, one of the main tasks in building components by DED is the optimization of process parameters (such as laser power, laser speed, focus, etc.) which is usually carried out through an extensive experimental investigation. However, this sort of experiment is extremely lengthy and costly. Thus, in order to accelerate the optimization process, an investigation was conducted to develop a method based on the melt pool characterizations. In fact, in these experiments, single tracks of Ti-6Al-4V were deposited by a DED process with multiple combinations of laser power and laser speed. Surface morphology and dimensions of single tracks were analyzed, and geometrical characteristics of melt pools were evaluated after polishing and etching the cross-sections. Helpful information regarding the selection of optimal process parameters can be achieved by examining the melt pool features. These experiments are being extended to characterize the larger blocks with multiple layers. Indeed, this manuscript describes how it would be possible to quickly determine the layer thickness for the massive deposition, and avoid over or under-deposition according to the calculated energy density of the optimum parameters. Apart from the over or under-deposition, time and materials saving are the other great advantages of this approach in which the deposition of multilayer components can be started without any parameter optimization in terms of layer thickness.

In this research, a rapid method based on melt pool characterization is developed to estimate the layer thickness of Ti-6Al-4V components produced by directed energy deposition.

Ti-6Al-4V tabakası kalınlığı çok katmanlı ifade vermek için gitmek belirlemek için yönlendirilmiş enerji birikimi tarafından tek parça imalatı

Directed Energy Deposition (DED), which is an additive manufacturing technique, involves the creation of a molten pool with a laser beam where metal ...

Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with wafer-scale uniformity and angstrom level control of thickness, the method of atomic-layer deposition was chosen. This ALD process enables high-quality, low-temperature (&#8804;150 &#176;C) growth of ultrathin films (100-1000 &#197;) of VO2. For this demonstration, the VO2 films were grown on sapphire substrates. This low temperature growth technique produces mostly amorphous VO2 films. A subsequent anneal in an ultra-high vacuum chamber with a pressure of 7x10-4 Pa of ultra-high purity (99.999%) oxygen produced oriented, polycrystalline VO2 films. The crystallinity, phase, and strain of the VO2 were determined by Raman spectroscopy and X-ray diffraction, while the stoichiometry and impurity levels were determined by X-ray photoelectron spectroscopy, and finally the morphology was determined by atomic force microscopy. These data demonstrate the high-quality of the films grown by this technique. A model was created to fit to the data for VO2 in its metallic and insulating phases in the near infrared spectral region. The permittivity and refractive index of the ALD VO2 agreed well with the other fabrication methods in its insulating phase, but showed a difference in its metallic state. Finally, the analysis of the films&#39; optical properties enabled the creation of a wavelength- and temperature-dependent model of the complex optical refractive index for developing VO2 as a tunable refractive index material.

Thin films (100-1000 &#197;) of vanadium dioxide (VO2) were created by atomic-layer deposition (ALD) on sapphire substrates. Following this, the optical properties were characterized through the metal-insulator transition of VO2. From the measured optical properties, a model was created to describe the tunable refractive index of VO2.

Atom katman birikimi Vanadyum dioksit ve sıcaklık-bağımlı optik manken

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with ...