Optimization of thin film chalcogenide solar cell baseline process

Abstract

Deze masterproef focust op het verbeteren van de selenisatie stap van het twee-staps proces dat gebruik wordt om de absorbeerlaag van CIGS cellen te maken. De CIGS zonnecellen van de imo-imomec groep vertonen een relatief lage efficiëntie van ongeveer 10%, in vergelijking met de beste CIGS zonnecel die 23,6% haalt. Voortbouwend op eerder werk dat het huidige basisrecept vaststelde, werden vier belangrijke procesparameters geïdentificeerd die de algemene prestaties van CIGS zonnecellen significant beïnvloeden. Om de gecombineerde effecten van deze variabelen te onderzoeken en hun optimale instellingen te identificeren, werd een FFD gebruikt. De selenisatie stap werd uitgevoerd met behulp van een Annealsys As-One oven. Voor de karakterisering van de CIGS zonnecellen werden PL-, SEM-, en I-V metingen uitgevoerd. De meetresultaten werden geanalyseerd met JMP 6 statistische software. Op basis van de FFD werd een wiskundig model ontwikkeld om de effecten en interacties van de procesparameters op de prestaties van het apparaat te kwantificeren. Uit de statistische analyse bleek dat slecht drie van de vier parameters een significante invloed hadden, terwijl de interacties tussen de parameters statistisch niet significant bleken te zijn. Voor de outputparameters was de invloed beperkt tot de piekgolflengte en Jsc. De totale efficiëntie van de zonnecellen blijft echter onvoldoende. De bevindingen suggereren dat verdere optimalisatie zich zou moeten richten op de metaalsputterstap, voorafgaand aan het selenisatieproces.