نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی پژوهشگاه مواد و انرژی، پژوهشکده فناوری نانو ومواد پیشرفته

2 پژوهشکده علوم فناوری نانو، دانشگاه صنعتی شریف

3 محقق فرا دکتری،دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده شیمی

4 محقق فرا دکتری- دانشکده فیزیک- دانشگاه صنعتی شریف

5 عضو هیات علمی- دانشکده فیزیک- دانشگاه صنعتی شریف

10.30501/jamt.2021.212974.1068

چکیده

در این پژوهش سلول‌های خورشیدی لایه نازک CuInS2 (CIS) محلول پایه با ساختار glass/FTO/TiO2/In2S3/CIS/Carbon از جوهر نانوذرات CIS ساخته شدند. تمامی لایه‌های سلول به روش غیر خلاء و از محلول لایه نشانی شدند. لایه جاذب CIS -که مهمترین قسمت سلول را تشکیل می‌دهد- با روش قطره‌اندازی از جوهر نانوذرات CIS پخش شده در DMF و عملیات حرارتی در دمای 250 درجه سانتیگراد لایه نشانی شد. مشخصه‌یابی XRD و جذب اپتیکی نشان داد که لایه حاصل خالص بوده و از بلورینگی مناسب و جذب بالا در ناحیه مرئی برخوردار است. تصاویر میکروسکوپی لایه CIS وجود ترک و ناپیوستگی در لایه را نشان دادند. ناپیوستگی و ترک در لایه جاذب اثر مستقیم بر عملکرد سلول دارد و مانع انتقال مناسب حامل‌های بار است. با کنترل فشار بخار حین حرارت‌دهی جوهر نانوذرات، غیریکنواختی در لایه جاذب کاهش یافت و در نتیجه لایه جاذب پکیده‌تر شد. بهینه‌سازی شرایط لایه نشانی لایه جاذب به افزایش 136% در بازدهی سلول از 2/2% به 2/5% منجر شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Efficiency Enhancement in Copper Indium Disulfide Solar Cells by Optimizing the Absorber Layer Deposition

نویسندگان [English]

  • Fariba Tajabadi 1
  • Sara Mashhoun 2
  • Amir hossein Cheshmeh- khavar 3
  • Mahdi Dehghani 4
  • Nima Taghavinia 5

1 Advanced materials &nanotechnology, materials and energy research center

2 Institute for nanoscience and nanotechnology

3 Modares university

4 Physics department, sharif university of technology

5 Sharif university of technology

چکیده [English]

We demonstrate vacuum-free CuInS2 (CIS) thin film solar cells based on CIS nanoparticle ink. CIS solar cells with glass/FTO/TiO2/In2S3/CIS/Carbon are made with solution-based processes. The CIS absorber layer, which is the most important part of the cell, is deposited by drop casting CIS nanoparticle ink dispersed in DMF followed by heat treatment to 250 °C. X-Ray diffraction of the absorber layer shows respectable crystallinity with pure chalcopyrite phase. UV-Vis spectrum of the CIS nanoparticle ink confirms high optical absorption in visible wavelengths. Micrographs of the CIS layer show obvious voids and discontinuity in the layer. The discontinuity in the absorber layer has direct impact on the cell performance. In the absence of a packed absorber layer, the charge carriers’ transfer reduces significantly. The absorber layer’s morphology has been improved by controlling the vapor pressure during heat treatment. As a result, the absorber layer changes to a more packed structure with fewer voids. Optimization of the absorber layer deposition leads to and efficiency is enhancement of 136% from 2.2% to 5.2%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Solar Cell
  • CIS nanoparticle ink
  • Heating procedure
  • Efficiency Enhancement