Optimization of the optoelectrical properties and sputtering damage of ITO and ZNO layers on CIGS solar cells

Abstract

Energyville verricht onderzoek op het gebied van dunne-film fotovoltaïsche cellen, waarbij Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) één van de huidige onderwerpen is. Indiumtinoxide (ITO) en zinkoxide (ZnO) films, de toplagen van CIGS-zonnecellen, werden gedeponeerd met een lineair RF-sputtersysteem. De effecten van de werkdruk, gloeien, houdersnelheid, CdS-wachttijden en sputtervermogen op de opto-elektrische eigenschappen en het depositiemechanisme werden geanalyseerd. Dit werd gedaan om de geleidbaarheid en de transmissie van deze vensterlagen te optimaliseren en de schade aan de onderliggende lagen, geïnduceerd door het sputteren, te verminderen. Een verhoogde werkdruk veroorzaakte een kleine afname van de weerstand van ITO en een aanzienlijke toename van de weerstand van ZnO, terwijl de korte termijn stabiliteit van de zonnecellen werd verbeterd. Een lagere houdersnelheid, samen met minder passen, had geen significant effect op de beschouwde eigenschappen en verslechterde de zonnecelprestaties. De vacuümverzegeling van de monsters, onmiddellijk na de CdS-reactie, zorgde voor betere celprestaties. Een lager sputtervermogen voor de initiële ZnO-laag veroorzaakte een significante toename van de vulfactor, wat resulteerde in een toename van het omzettingsrendement met 2,2 % voor co-evaporated CIGS. Na optimalisatie werd een relatief hoge kwaliteit behaald, met een ITO-weerstand rond 5.82 · 10−4Ωcm (2.03 · 10−4Ωcm na O2-gloeien) en een transmissie van 87% bij 500 nm. Efficiëntere en minder degraderende CIGS-zonnecellen werden gerealiseerd.