Badania nad technologią otrzymywania cienkich warstw emitera metodą rozpylania magnetronowego dla zastosowań w ogniwach CIGS

• Autorzy: Pietraszek J. , Gułkowski S.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2017.17

Warianty tytułu

EN

Research on the technology of obtaining thin layers of emitter in CIGS photovoltaic cells by using magnetron sputtering process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne wykonane na bazie struktury CIGS (mieszaniny pierwiastków miedzi, indu, galu oraz selenu) należą do II generacji ogniw fotowoltaicznych. Wykazują one efektywność na poziomie zbliżonym do ogniw I generacji, lecz ze względu na niższe zużycie materiału, coraz częściej wypierają z rynku ogniwa krzemowe Artykuł przedstawia rezultaty badań dotyczących sposobu otrzymywania warstwy buforowej CdS (siarczku kadmu), zastosowanej w cienkowarstwowych ogniwach fotowoltaicznych typu CIGS. Przyjęto dwa rozwiązania technologii nanoszenia: warstwa okna CdS uzyskana metodą rozpylenia magnetronowego oraz warstwa okna CdS uzyskana metodą kąpieli chemicznej (CBD– Chemical Bath Deposition). Struktura ta powinna posiadać odpowiednią wielkość przerwy energetycznej, która pozwali na większą absorpcję fotonów, a także wymaga się, aby była cienka (mniej niż 100 nm) i jednolita. Warstwy CdS zostały nałożone przez osadzanie w kąpieli chemicznej CBD na szklanych podłożach pokrytych Mo/CIGS (naniesione warstwy metodą sputteringu magnetronowego). Uzyskano dzięki temu warstwę emitera o grubości 80 nm po czasie osadzania 35 minut. Dla porównania warstwy CdS zostały nałożone poprzez sputtering magnetronowy na podłożu Mo/CIGS, uzyskanym tą samą metodą. Następnie oba rozwiązania zostały przebadane pod względem morfologii powierzchni na elektronowym mikroskopie skaningowym, jak również przeprowadzono analizy składu pierwiastkowego warstw. Zarówno jedna, jak i druga metoda prowadzi do otrzymania warstwy emitera CdS dla zastosowań w ogniwach CIGS.

EN

Thin-film photovoltaic cells created based on the structure of CIGS (a mixture of the elements copper, indium, gallium and selenium) belong to the second generation of photovoltaic cells. They show the effectiveness of a level similar to the cells of the first generation, but due to lower material consumption, they increasingly forcing out silicon solar cells. The article presents the results of research of the method for obtaining a CdS buffer layer, used in thin-film CIGS photovoltaic cells. Two technology solutions of application were adopted: layer of CdS window obtained by the magnetron sputtering and layer of CdS obtained by chemical method (CBD- Chemical Bath Deposition). CdS layer has been imposed by the deposition in the chemical bath on glass substrates covered with Mo/CIGS (layers applied by magnetron sputtering). Allowing an emitter layer having a thickness of 80 cm after 35 minutes of deposition time. For comparison, a CdS layer was applied by magnetron sputtering on the substrate Mo/CIGS obtained by the same method. Subsequently, both solutions were examined in the SEM microscope to check the surface morphology, and also to analysis the elemental composition of the layers. Both methods leads to receive CdS emitter layer for use in CIGS cells.

Słowa kluczowe

PL

CIGS; CdS; warstwa buforowa; ogniwa fotowoltaiczne; kąpiel chemiczna; CBD; rozpylanie magnetronowe; ogniwa cienkowarstwowe

EN

CIGS; CdS; buffer layer; photovoltaic cells; chemical bath deposition; CBD; magnetron sputtering; thin film cell

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 64, nr 1
• Strony: 173--180
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pietraszek J.

• Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, tel. [phone]

autor

Gułkowski S.

• Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin; tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Grudniewski T., Lubańska Z., Czernik S.: Charakterystyka AFM cienkich warstw SnO2 uzyskanych podczas sputteringu magnetronowego przy wybranych warunkach procesu. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury – Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, JCEEA, t. XXXII, z. 62 (2/15), 2016, s. 99-106, DOI:10.7862/rb.2015.40
• [2] Alexander J.N., Higashiya S., Caskey Jr D., Efstathiadis H., Haldar P.: Deposition and characterization of cadmium sulfide (CdS) by chemical bath deposition using an alternative chemistry cadmium precursor, Elsevier, Solar Energy Materials & Solar Cells 125, 2014, pp. 47-53.
• [3] Gułkowski S., Krawczak E., Olchowik J. M.: Optimization of metallic precursor thickness ratio for CIGS solar cell prepared by magnetron sputtering process, 31st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 2015, pp. 1330-1332.
• [4] Acciarri M., Le Donne A., Garattini P., Falcone M., Marchionna S., Meschia M., Moneta R., Gasparotto A.: Cu(In,Ga)Se2 solar cells on flexible substrate fabricated by an innovative roll to roll hybrid sputtering and evaporation process, 29th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 2014, pp. 1837-1839.
• [5] Zdyb A., Olchowik J. M., Szymczuk D., Mucha J, Zabielski K., Mucha M., Sadowski W.: Analysis of the Interfacial Energy of GaAs-Si Heterostructures”, Cryst. Res. Technol. 37 (2002), p. 875-880.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)