Neue Herstellungsmethode für Kesterit-Solarzellen – pv magazine International

18. Januar 2021Emiliano Bellini

Wissenschaftler der Carl von Ossietzky-Universität in Oldenburg haben eine Kesterit Kupfer Zink Zink Zinn Selenid (CZTSe) Dünnschichtsolarzelle unter Verwendung dünner Diffusionssperrschichten aus Silikonoxynitrid (SiO)_xEIN_und), um die Dicke von zu bestimmen die Grenzschicht aus Molybdändiesel (MoSe2).

Die Forscher sagten die Bildung eines MoSe₂ Während der CZTSe-Synthesevorgänge wird üblicherweise eine Schicht mit einer Dicke von bis zu 1 μm in der Mo / CZTSe-Rückkontaktgrenzfläche beobachtet. Eine ähnliche Dicke wird als negativer Effekt auf die Zellleistung angesehen. SiO_xEIN_und wird als weit verbreitetes Passivierungsmaterial mit hoher Temperaturbeständigkeit, hoher Oxidationsbeständigkeit und geringer Defektdichte beschrieben.

Sie verwendeten zwei verschiedene Arten von Rückkontaktstrukturen: eine mit einer Grundierung von Molybdän und ein Silikonoxynitridsubstrat (Mo / SiO_xEIN_und) und eine mit zwei Unterschichten von Molybdän und ein Substrat aus Silikonoxynitrid (Mo / SiO)_xEIN_und/ Mo.) Die Mo-Schicht wurde durch Argonplasma abgeschieden, während das SiO_xEIN_und Die Schicht wurde durch gemischte Argon-Stickstoff-Sauerstoff-Plasmabehandlung vom Silizium-Sputter-Target abgeschieden.

„Zur Bildung des CZTSe-Absorbers, eines Metallvorläufers mit einer Struktur aus Zink / Kupfer-Zinn / Zink (Zn / Cu-Sn / Zn) wurde durch Gleichstromsputtern bei Raumtemperatur auf den obigen Rückkontakten abgeschieden, gefolgt von 20-minütigem Tempern mit Selen (Se) -Pellets und Zinn (Sn) -Drähten in einem Rohrofen bei 530 ° C “, erklärten die Wissenschaftler.

Sie lagerten Cadmiumsulfid (CdS) über ein chemisches Bad auf den CZTS-Absorbern ab. Zwei Schichten aus intrinsisches Zinkoxid (i-ZnO) und Zinkgetriebenes Aluminiumoxid (Al: ZnO)) wurde hinterlegt von Hochfrequenz-Sputter als führende Kontakte.

Die Wissenschaftler behaupten, dass die SiO_xEIN_und verhindern die starke Reaktion von Molybdän und Selen aus der Bildung von MoSe₂ während des Temperns mit einer hohen Temperatur von etwa 520 ° C.

‚In Fällen von Mo / SiO_xEIN_und/ Kontaktkontakte, die Leistung von CZTSe-Solarzellen bleibt für die Akzeptanz von 10 nm SiO in der Nähe von etwa 11% unverändert oder leicht verbessert_xEIN_und niedrig “, sagten sie. ‚Wie der SiO_xEIN_und wird dicker, reduziert den Wirkungsgrad der Solarzellen im Vergleich zum Mo / SiO deutlich weniger_xEIN_und Vorfälle. ”

Sie beschrieben die vorgeschlagene Herstellungstechnik in „SiO_xEIN_und Rückkopplungsbarrieren für CZTS-Dünnschichtsolarzellen, ”Was vor kurzem in Plos Een.

Kesterit-Solarzellen wurden im vergangenen Jahr von der Incheon National University in Südkorea und dem Gwangju-Institut für Wissenschaft und Technologie sowie vom indischen SRM-Institut für Wissenschaft und Technologie (SRMIST) und von der Carl von Ossietzky-Universität entwickelt. Im August 2018 erreichten australische Forscher einen Wirkungsgrad von 10% für eine Zelle auf der Basis von Kupfer-Zink-Sintersulfid oder Sulfidester. Der Weltrekord für solche Zellen liegt bei 12,6% und wurde 2013 vom japanischen Dünnschichthersteller Solar Frontier erzielt.

Chesterit ist einer der vielversprechendsten Kandidaten für lichtabsorbierendes Material zur potenziellen Verwendung in billigeren Dünnschichtsolarzellen. Chesterite bestehen aus gemeinsamen Elementen wie Kupfer, Zinn, Zink und Selen. Und im Gegensatz zu Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS) -Verbindungen sind in Zukunft keine Versorgungsengpässe zu erwarten. Kesterit ist jedoch in der Massenproduktion immer noch weniger wirksam als CIGS.