Verbesserte photovoltaische Eigenschaften in einer Sb2S3-Planar-Heterojunction-Solarzelle mit einem schnellen Selenylierungsansatz

Hintergrund

Anorganische Dünnschichtsolarzellen haben aufgrund der Vorteile der geringen Kosten und des geringen Gewichts im Vergleich zu ihren Silizium-Gegenstücken viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen [1, 2]. Sie sind im Gegensatz zu organischen und organisch-anorganischen Hybrid-Perowskit-Solarzellen an Luft chemisch und physikalisch stabil und haben unter praktischen Bedingungen sehr lange Betriebslebensdauern erreicht [3,4,5]. Unter ihnen sind Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS)- und Cadmium-Tellurid (CdTe)-basierte Solarzellen vielversprechend und haben einen Umwandlungswirkungsgrad von 21,7 % bzw. 19,6 % erreicht [6, 7]. In den letzten Jahren ein weiteres Kandidatenmaterial Cu₂ ZnSnS_x Se_4 − x (CZTSSe) wurde untersucht, da es erdreich ist und eine umweltfreundliche Zusammensetzung hat [8, 9]. Obwohl durch einen Lösungsprozess auf Hydrazinbasis eine beeindruckende Umwandlungseffizienz von 12,6 % erreicht wurde, stieß diese Verbindung auf Komplexitäten in Bezug auf Phasen- und Defektkontrolle [10]. Darüber hinaus hat die Toxizität von Hydrazin seine weitere Anwendung stark eingeschränkt [11,12,13]. Vor kurzem wurde binäres Antimonsulfid (Sb₂ S₃ ) hat als Anwendung für Dünnschichtsolarzellen an Bedeutung gewonnen, und zwar aufgrund seines Überflusses auf der Erde, seiner geringen Kosten und der relativ geringen toxischen Zusammensetzung der Sb- und S-Elemente [14, 15].

Sb₂ S₃ weist eine abstimmbare Energiebandlücke (1,1–1,7 eV) auf, wenn S-Elemente teilweise oder vollständig durch Se ersetzt werden, was auf eine gute Designbarkeit von Sb₂ . hindeutet S₃ für die Vorbereitung von Photovoltaikgeräten [16,17,18]. Bis heute wurde über verschiedene Ansätze zur Herstellung von Sb₂ . berichtet S₃ Absorberschichten. Sb₂ S₃ -sensibilisierte anorganisch-organische Heterojunction-Solarzellen weisen eine hohe Solarenergie-Harvesting-Fähigkeit auf und haben einen Umwandlungswirkungsgrad von 7,5% gezeigt [19]. Die Herstellung der Vorrichtung ist jedoch kompliziert und die Lebensdauer von organischen Lochtransportmaterialien ist gering. Im Vergleich dazu sind planare Heterojunction-Solarzellen im Hinblick auf eine vereinfachte Absorberherstellung sowie die Herstellung von Bauelementen vorteilhaft. Sowohl physikalisch aufgedampftes als auch lösungsverarbeitetes Sb₂ S₃ Filme wurden zuvor bei der Herstellung von Solarzellen mit planarem Heteroübergang verwendet. Vollständig anorganisches Sb₂ S₃ planare Heteroübergangsbauelemente mit einer einfachen Struktur aus FTO/n-Typ-Pufferschicht/Sb₂ S₃ /Elektrode haben einen Leistungsumwandlungswirkungsgrad (PCE) von 1,27–4,17% [20,21,22,23,24] erreicht. Vakuumbasierte Filmabscheidungsverfahren wie Magnetron-Sputtern sind bequem zu handhaben und bieten eine genaue Dickensteuerung, Reproduzierbarkeit und eine glatte Oberflächenbildung. Aufgrund dieser Vorteile finden sie breite Anwendung bei der industriellen Herstellung von CIGS- und CdTe-Solarzellen. Sb₂ S₃ hat einen niedrigen Schmelzpunkt (550 °C) und einen hohen Dampfdruck, wodurch die thermische Verdampfung anstelle des Magnetron-Sputterns begünstigt wird. Sb₂ S₃ weist eine schlechte Thermostabilität im Vakuum auf, was zu erheblichen Abweichungen in der Zusammensetzung [25] und einer Neigung zur Oberflächenoxidation führt. Derzeit wird die komponentenerhaltende schnelle thermische Verdampfung (RTP) bei der Herstellung von vollständig anorganischem Sb₂ . eingesetzt S₃ Solarzellen mit einem maximalen PCE von 4,17% [23]. Verglichen mit der schnellen thermischen Verdampfungstechnik hat die regelmäßige thermische Verdampfung einige Vorteile hinsichtlich der Bereitstellung einer genauen Dicke und einer variablen Morphologiesteuerung. Außerdem ist die Substratrotation einfacher zu realisieren und vorteilhaft für die gleichmäßige Vorbereitung großflächiger Dünnfilmproben. Da der Abstand zwischen Substrat und Quelle größer ist, ist die erforderliche Verdampfungsleistung geringer als beim schnellen Verdampfen. Dies stellt sicher, dass die Quelle während des Verdampfungsprozesses weniger thermisch auf das Substrat einwirkt. Es verbraucht weniger Material und hat bessere Aussichten bei der Herstellung flexibler Solarzellen. Dieser Ansatz weist jedoch einige Einschränkungen auf, die angegangen werden müssen. Um Zersetzung und Oberflächenoxidation zu vermeiden, Sb₂ S₃ Filme können nur bei niedriger Substrattemperatur (~ 200 °C) durch regelmäßiges thermisches Verdampfen hergestellt werden. Die niedrige Substrattemperatur führte jedoch zu einer schlechten Kristallinität der Filme, die für die Herstellung effizienter photovoltaischer Geräte nicht geeignet war.

Nachbehandlungen einschließlich Vakuumglühen und Selenisieren für thermisch aufgedampftes Sb₂ S₃ wurden in Betracht gezogen. In dieser Studie wurde eine schnelle thermische Verarbeitungstechnik für die thermische Behandlung verwendet. Photovoltaik-Eigenschaften von Sb₂ S₃ Die planare Heteroübergangsvorrichtung zeigte nach mehreren Minuten Selenisierung eine beträchtliche Verbesserung. Die Verarbeitungsbedingungen und der Einfluss auf die Kristallstruktur und Oberflächenmorphologie wurden untersucht. Die Bildung der Gradientenzusammensetzung, die Entwicklung von Energieniveaus und das elektronische Verhalten in Geräten wurde ebenfalls ausführlich diskutiert. Nach der Optimierung der Technik zeigte der PCE von planaren photovoltaischen Geräten eine zufriedenstellende Verbesserung von ~ 0,01 auf 2,20%.

Methoden/Experimental

Eine einfache Superstrat-Gerätestruktur (FTO (SnO₂ :F)/CdS/Sb₂ S₃ /Au) wurde für den Sb₂ . angewendet S₃ Folien Solarzellen. Als untere Elektrode zum Sammeln von Elektronen wurde FTO-beschichtetes Glas (Pilkington, Toledo, USA) mit einem Schichtwiderstand von 7 Ω/□ verwendet. Auf dem FTO-Glas wurde eine CdS-Pufferschicht mit einer Dicke von 90 nm mit der Methode der chemischen Badabscheidung (CBD) abgeschieden [26]. Sb₂ S₃ Filme wurden mit Sb₂ . thermisch aufgedampft S₃ Pulver (Aladin, 99,9 %, Aladdin) mit weniger als 5 × 10 ⁻⁴ Pa, wenn die Substrattemperatur bei 175 °C gehalten und dann auf natürliche Weise auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Die Probe wurde dann bei 10 ³ . in einen RTP-Rohrofen mit zwei Zonen überführt Pa in schützendem N₂ Atmosphäre. Überschüssiges Selenpulver wurde in ein Quarzschiffchen in die Niedrigtemperaturzone (350 °C) gegeben, während die Probe in die Hochtemperaturzone (400 °C) gebracht wurde. Anschließend wurde eine 60-nm-Au-Elektrode auf der Oberfläche der Absorberschicht unter Verwendung von DC-Magnetron-Sputtern abgeschieden.

Stromdichte–Spannung (J -V ) Eigenschaften wurden mit einem Keithley 2400-Gerät unter einer AM 1,5 (100 W/cm ² .) gemessen ) Xenonlampenbeleuchtung (Newport 94043A). Externe Quanteneffizienz (EQE) von Sb₂ S₃ (Se)-Dünnfilme wurden unter Verwendung eines integrierten Messsystems (Beijing SOFN 7-SCSpecIII) erhalten. Kristallstruktur und Zusammensetzung wurden durch Röntgenbeugung (XRD, Bruker D8) charakterisiert. Die optischen Eigenschaften wurden durch UV-Vis-Transmissionsspektroskopie im nahen Infrarot (UV-Vis, Agilent Cary5000) charakterisiert. Zur Bestimmung der Energieniveaus der wichtigen photovoltaischen Schichten wurde UV-Photoelektronenspektroskopie (UPS, Thermo ESCALAB 250Xi) verwendet. Oberflächenmorphologie von Sb₂ S₃ (Se)-Filmwachstum auf CdS wurde durch Rasterelektronenmikroskopie (REM, FEI Helios Nanolab 600i) charakterisiert. Das Trägertransportverhalten wurde durch ein elektrochemisches Impedanzspektrum (EIS) unter einer geeigneten Leerlaufspannung untersucht.

Ergebnisse und Diskussion

Das Schema des gesamten Vorrichtungsherstellungsverfahrens ist in Abb. 1a gezeigt. Jede Probe besteht aus acht Zellen mit einem 4 mm ² aktiver Bereich, der unter den gleichen Bedingungen getestet wurde. Typisch J -V Charaktere aus unbehandeltem, vakuumgeglühtem (A) und selenisiertem (S) Sb₂ S₃ sind in Abb. 1b gezeigt und ihre entsprechende Leistung ist in Tabelle 1 zusammengefasst. Unbehandeltes Sb₂ S₃ Gerät zeigte einen niedrigen durchschnittlichen PCE < 0,01% bei einer Leerlaufspannung (V _OK ) von 0,31 V und einer kurzen Stromdichte (J _SC ) von 0,14 mA/cm ² _. Nach einem 10-minütigen Vakuumtemperschritt wurde mit J . eine geringfügige Verbesserung erzielt _SC = 0,66 mA/cm ² und ein PCE  =0,08%. Im Gegensatz dazu zeigten selenisierte Geräte eine signifikante Verbesserung sowohl bei V _OK und J _SC im Vergleich zum unbehandelten Gerät mit J _SC = 7,80 mA/cm ² und PCE  =1,57%. Die beste Leistung des Geräts mit einem maximalen PCE = 2,20% und einem J _SC = 9,04 mA/cm ² wurde erhalten, wenn die Selenisierungszeit auf 15 min erhöht wurde. Eine Verlängerung der Selenisierungszeit über 15 Minuten hinaus brachte keine weitere Leistungsverbesserung. Bei einer Selenisierungszeit von 20 Minuten sank der durchschnittliche PCE aufgrund der Degeneration beider V . auf 0,61 % _OK und J _SC . Eine weitere Verlängerung der Selenisierungszeit über 30 Minuten hinaus führte zu einer schlechten Ausbeute. Die EQE der Geräte mit Selenisierungseffekt ist in Abb. 1c dargestellt, wo ersichtlich ist, dass die spektrale Reaktion der behandelten Geräte im Vergleich zu den unbehandelten Geräten deutlich höher ist. Dieser Trend steht im Einklang mit J -V Eigenschaften von Geräten. Geräte, die für 15 Minuten selenisiert wurden, haben den höchsten EQE, was auf eine gute Spektralempfindlichkeit im sichtbaren Bereich hinweist. EQE-Peaks zeigen auch eine allmähliche Rotverschiebung, und die spektralen Ansprechbereiche werden mit zunehmender Selenisierungszeit breiter. Für die 20 min selenisierten Bauelemente wird ein viel breiterer EQE-Bereich von 350 bis 400 nm beobachtet, der auf die Zusammensetzungsänderung in der Nähe des p-n-Übergangs beim Tempern in der Se-Atmosphäre zurückgeführt werden kann.

Geräteherstellung und photovoltaische Leistung. a Schematische Darstellung der Herstellung von selenisiertem Sb₂ S₃ Photovoltaikanlagen. b J -V Eigenschaften unter Beleuchtung. c EQE von Sb₂ S₃ Photovoltaikanlagen unter verschiedenen Behandlungsbedingungen

Die XRD-Analyse wurde verwendet, um die Gesamtkristallstruktur der Filme während der Glüh- und Selenisierungsbehandlung zu bestimmen. Wie in Abb. 2a gezeigt, unbehandeltes Sb₂ S₃ Filme zeigten schwache und undeutliche XRD-Peaks, die auf eine geringe Kristallinität hinweisen, was die schlechte PCE mit dem niedrigen J . erklärt _SC . Vakuumgetemperte und selenisierte Filme zeigten eine bessere Kristallinität mit unterscheidbaren Beugungspeaks, die ungefähr dem orthorhombischen Sb₂ . entsprachen S₃ (JCPDS Nr. 15-0861). Alle Beugungspeaks von selenisierten Filmen verschoben sich allmählich zu kleineren 2θ Winkel mit zunehmender Selenisierungszeit. Aus den vergrößerten (120) Beugungspeaks, die in Abb. 2b gezeigt sind, ist der 2θ Wert von Sb₂ S₃ wurde mit 17,50° gefunden, was sich nach einer 15-minütigen Selenisierungszeit auf 16,95° verschoben hat. Die Beugungsmuster entsprechen tendenziell dem Standard Sb₂ Se₃ PDF-Karte (JCPDS Nr. 73-0393). Daraus kann geschlossen werden, dass die Gitterkonstante nach der Selenisierung zugenommen hat, wobei kleinere S-Atome (1.84 Å) teilweise durch größere Se-Atome (1.98 Å) ersetzt wurden.

Charakterisierung der Kristallstruktur von Sb₂ S₃ (Se) Filme. a XRD-Muster von Sb₂ S₃ Filme unter verschiedenen Behandlungsbedingungen. b Vergrößerte (120) XRD-Peaks der gleichen Filme wie in a

Es wurde beobachtet, dass eine weitere Selenisierung (20 min) eine geringfügige Verschiebung der (120)-XRD von 16,95 ° auf 16,90 ° bewirkte. Wir folgerten, dass die Austauschreaktionsrate während des Selenisierungsprozesses schnell abnahm. Der unbehandelte Film zeigte eine amorphe strukturierte Oberfläche und die kleinen Körner auf der Oberfläche traten stärker hervor, wenn der Film im Vakuum auf 400 °C geglüht wurde. Eine 15-minütige Selenisierungsbehandlung führte zur Bildung von großen Körnern im Mikrometerbereich, was darauf hinweist, dass die Selenisierung das Wachstum von Körnern effektiv fördern kann, was mit den XRD-Ergebnissen übereinstimmt. Die kompakte Oberfläche behinderte die Austauschdiffusion von Se, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit schnell verringert wurde. Der 20 min selenisierte Film zeigte im REM-Bild in Abb. 3 große Körner mit deutlichen Kanten. Allerdings sind einige Wölbungen (rote Ellipse in Abb. 3d) auf der Oberfläche zu beobachten, die für den schlechten Kontakt zwischen Absorber und Pufferschicht. Dementsprechend weist das selenisierte 20-Minuten-Gerät ein schlechtes J . auf _SC mit hohem Serienwiderstand (R _s ) wie in Tabelle 1 gezeigt. Außerdem führte eine Verlängerung der Selenisierungszeit dazu, dass sich Wölbungen zu Rissen entwickelten und das Gerät kurzgeschlossen wurde.

REM-Aufnahmen von oben von Sb₂ S₃ Filme unter verschiedenen Behandlungsbedingungen. a Unbehandelt. b Vakuumgeglüht. c 15 Minuten lang selenisiert. d 20 Minuten lang selenisiert

Um den Behandlungseffekt auf Sb₂ . zu untersuchen S₃ Energieniveau wurde das Absorptionsspektrum von 500 bis 1100 nm durch UV-Vis-Spektroskopie gemessen. Wie in Fig. 4a gezeigt, zeigen sowohl vakuumgetemperte als auch selenisierte Filme eine verbesserte optische Absorption. Das Absorptionsprofil zeigte mit zunehmender Selenisierungszeit eine allmählich ansteigende und langwellige Absorptionskante mit einer kontinuierlichen Rotverschiebung. Dies deutet darauf hin, dass der Selenisierungsprozess die Energielücken verringert. Da Sb₂ S₃ ist ein Halbleiter mit direkter Bandlücke, die Bandlücke (E _g ) kann mit der Tauc-Formel [27] berechnet werden:

Energieniveauanalyse von Sb₂ S₃ (Se) Solarzellen. a Ultraviolett-sichtbare Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie (b ) Variation von (αhv ) ² als Funktion der Photonenenergie (hv ) von Sb₂ S₃ Filme unter verschiedenen Behandlungsbedingungen. c PL-Spektrum von vakuumpräpariertem Sb₂ S₃ , Sb₂ S₃ (Se) und Sb₂ Se₃ Filme. USV-Spektren von d Sb₂ Se₃ , e Sb₂ S₃ , und f CDS. g Modell der Zusammensetzungsverteilung und h Energieniveaus entlang der vertikalen Tiefe von selenisiertem Sb₂ S₃ Film. ich Ein Bild von selenisiertem Sb₂ S₃ Gerätebeispiel

wo A ist eine Konstante, h ist die Planck-Konstante und ν ist die Frequenz des einfallenden Photons. E _g wurde aus der linearen Anpassung von (αhv ) ² gegen (hv ), wie in Abb. 4b gezeigt. E _g von unbehandeltem Sb₂ S₃ Film beträgt 2,03 eV, die nach dem Tempern auf 1,60 eV abgenommen hat. Das E _g allmählich auf 1,44 eV verringern, wenn die Selenisierungszeit auf 20 Minuten erhöht wird. Um dies zu überprüfen, wurde ein Photolumineszenz-(PL)-Spektrum von Filmen durchgeführt, die durch einen 325-nm-Laser angeregt wurden. Wie in Fig. 4c gezeigt, ist der PL-Peak von Sb₂ S₃ wurde bei 772 nm (1,61 eV) mit einer sehr kleinen Stokes-Verschiebung (0,01 eV) beobachtet, was mit der optischen Bandlücke übereinstimmt. Interessanterweise ist das PL-Spektrum von Sb₂ S₃ selenisiert für 15 Minuten teilt sich in zwei Peaks auf, von denen einer bei 765 nm (1,62 eV) und der andere bei 948 nm (1,31 eV) liegt. Der 765-nm-PL-Peak liegt sehr nahe bei Sb₂ S₃ Peak (772 nm), was darauf hindeutet, dass die Zusammensetzung tief innerhalb des Sb₂ S₃ Film bleibt nach 15 min Selenisierung praktisch unverändert. Um das Energieniveau sowie die Trägertransporteigenschaften von Photovoltaikgeräten zu untersuchen, UPS-Analyse von Sb₂ Se₃ , Sb₂ S₃ , und CdS wurde wie in Abb. 4c–f gezeigt durchgeführt. Das Leitungsbandminimum des Energieniveaus (E _C ) und Valenzbandmaximum (E _V ) wurde wie in Tabelle 2 aufgeführt bestimmt. In Übereinstimmung mit den XRD- und PL-Ergebnissen wird ein Ersatzdiffusionsmodell vorgeschlagen, bei dem ein wesentlicher Anteil von S in der Oberfläche durch Se ersetzt wird, während die Zusammensetzung in der Nähe des pn-Übergangs Sb₂ S₃ (Abb. 4g). Die Energieniveaus können wie in Abb. 4h dargestellt dargestellt werden. Eine Gruppe selenisierter Sb₂ S₃ Geräte ist in Abb. 4i dargestellt. Im Vergleich zu vakuumgeglühtem Sb₂ S₃ /CdS-Gerät, selenisiertes Gerät hatte aufgrund des günstigen E . ein zufriedenstellendes eingebautes elektrisches Feld am p-n-Übergang _g von Sb₂ S₃ (1,61 eV), was eine höhere V ergab _OK als Sb₂ Se₃ (E _g = 1,2 eV) [28, 29]. Aufgrund der Gradientenverteilung der Zusammensetzung, selenisiertes Sb₂ S₃ zeigte ein kontinuierliches E _v variierend von – 5,37 bis – 5,08 eV und eine niedrigere Barriere für den photogenerierten positiven Ladungsträgertransport von der Nähe des p-n-Übergangs zur Anode. Dementsprechend ist eine erhebliche Verbesserung von J _SC wurde realisiert, was zu einem höheren PCE führte.

Um den Selenisierungseffekt auf das elektronische Verhalten in der Photovoltaikanlage zu validieren, wurden elektrochemische Impedanzmessungen, wie in Abb. 5 gezeigt, zusammen mit Simulationen durchgeführt. Bei der planaren Heteroübergangsvorrichtung gehorchen die Testkurven einem halbkreisförmigen Profil. Um die Testergebnisse zu simulieren, wurde ein Ersatzschaltungsmodell der widerstandskonstanten Phase (R-CPE)-Serie angewendet [30, 31, 32]. Serienwiderstand R ₁ repräsentiert alle Faktoren, die den photogenerierten Ladungsträgertransport zu Elektroden beeinflussen, hauptsächlich den Ladungsträgertransportwiderstand von photovoltaischen Filmen und Elektroden. In dieser Studie ist der Grenzflächeneffekt auf den Widerstand zwischen Au und Absorber aufgrund des ohmschen Kontakts vernachlässigbar, und die Hauptunterschiede ergeben sich aus der Behandlung des Absorbers unter unterschiedlichen Bedingungen. Dementsprechend R ₁ Wert bezieht sich nur auf den positiven Ladungsträgertransport vom Absorber zur Au-Elektrode. Das Shunt-Paar R ₂ und CPE1 sind der Grenzfläche zwischen Absorber und CdS-Pufferschicht zugeordnet. CPE kann durch die Kapazität (CPE-T) und eine Inhomogenitätskonstante (CPE-P) definiert werden. Alle berechneten Parameter aus dem angepassten Diagramm sind in Tabelle 3 aufgeführt. Es gibt keinen merklichen Unterschied des CPE-T zwischen den getesteten Proben und der Wert liegt im Bereich von 0,94–0,96, was darauf hindeutet, dass alle Geräte als ideale Kondensatoren mit idealen behandelt werden könnten Schnittstellen. Die Größe von R ₁ Es wurde beobachtet, dass dies stark von den Behandlungsbedingungen abhängt. Für das unbehandelte Gerät R ₁ = 519.8 × 10 ⁻³ Ω cm ² , die auf 10,0 × 10 ⁻³ . gesunken ist Ω cm ² nach einem Vakuumglühprozess. Für das Gerät, das 15 Minuten lang ausgewählt wurde, beträgt der Mindestwert R ₁ von 0,4 × 10 ⁻³ Ω cm ² wurde festgelegt. Die Abnahme von R ₁ zeigt einen durch Vakuumtempern oder Selenisierung erleichterten Ladungstransport vom Absorber zur Pufferschicht an. Für das Gerät, das 15 Minuten lang ausgewählt wurde, R ₁ erhöht auf 815,5 × 10 ⁻³ Ω cm ² mit einem niedrigeren CPE-T von 0,84 10 ⁻⁷ F cm ⁻² . Die Verschlechterung wurde wahrscheinlich durch einen schlechten Grenzflächenkontakt zwischen dem ausgebauchten Absorber und der CdS-Pufferschicht verursacht.

Impedanzspektren von Sb₂ S₃ unter verschiedenen Behandlungsbedingungen im Dunkeln gemessen, Einschub zeigt das Gesamtverengungsdiagramm und das Ersatzschaltbild

Schlussfolgerungen

Der Selenisierungsansatz verbesserte die Kristallinität von Sb₂ S₃ Film und führte zu einer Verbesserung der photovoltaischen Leistung des Geräts. Selenisiertes Sb₂ S₃ Filme zeigen eine Gradientenzusammensetzungsverteilung aufgrund des teilweisen Ersatzes von S-Atomen durch Se-Atome in der Nähe der Oberfläche, während die Volumenzusammensetzung praktisch unverändert bleibt. Somit zeigte der selenisierte Film ein aufeinanderfolgendes Sb₂ S₃ /Sb₂ S₃ (Se)/Sb₂ Se₃ Struktur, die die Potentialbarriere für den photogenerierten positiven Ladungsträgertransport von der Nähe des p-n-Übergangs zur Anode verringerte. Die optimalen Selenisierungsbedingungen bestehen darin, Se bei 350 °C und Sb₂ . zu halten S₃ bei 400 °C, mit einer Selenisierungszeit von ca. 15 min. Eine zu lange Selenisierungszeit führt dazu, dass einige Wölbungen entstehen, was zu einem schlechten Grenzflächenkontakt zwischen Absorber und CdS-Pufferschicht führt, was zu einer schlechten Leistung und Ausbeute führt.

Abkürzungen

A:

Geglüht

CBD:

Chemische Badabscheidung

CIGS:

Kupfer-Indium-Gallium-Selenid

CZTSSe:

Cu₂ ZnSnS_x Se_4 − x

EIS:

Elektrochemisches Impedanzspektrum

EQE:

Externe Quanteneffizienz

FTO:

(SnO₂ :F)

J _SC :

Kurze Stromdichte

J -V :

Stromdichte–Spannung

PCE:

Leistungsumwandlungseffizienz

PL:

Photolumineszenz

R-CPE:

Widerstandskonstantes Phasenelement

RTP:

Schnelle thermische Verarbeitung

S:

Selenisiert

SEM:

Rasterelektronenmikroskopie

USV:

Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie

UV-Vis:

Ultraviolett-sichtbare Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie

V _OK :

Leerlaufspannung

XRD:

Röntgenbeugung