Page 275 - Mirjam-Theelen-Degradation-of-CIGS-solar-cells
P. 275
Chapter 10.2 Summaries - Samenvatting
700 keer, dus er moet rekening worden gehouden met de beperkingen van
deze extrapolatie.
2. ‘Hybride’ degradatie test (https://www.youtube.com/watch?v=Zmy5tb-2NK8)
– blootstelling aan een combinatie van ‘damp heat’ en AM1.5 verlichting. Dit
zorgt ervoor dat de samples gelijktijdig degraderen onder invloed van licht, ver -
hoogde temperaturen en verhoogde luchtvochtigheid, en daarnaast continu
gemeten kunnen worden. Deze opstelling is ontworpen en gebouwd binnen
deze studie en heeft de aandacht van andere partijen getrokken. Daarom
is er een consortium van drie Nederlandse MKB’ers (Eternal Sun, Hielkema
Testequipment en ReRa Solutions) momenteel bezig met de commercialisee-
ring van deze opstelling
3. Blootstelling aan ‘atmosferische moleculen’ – de zonnecellen en lagen zijn
blootgesteld aan de moleculen die aanwezig zijn in de lucht, zoals zuurstof,
stikstof, koolstof dioxide en water en combinaties van deze materialen. Dit
draagt bij aan de identificatie van de moleculen die verantwoordelijk zijn voor
de degradatie van CIGS zonnecellen. Met behulp van deze kennis kunnen
de degradatiemechanismen worden geïdentificeerd en kan er meer gericht
worden gezocht naar een goedkope en effectieve barrièrematerialen. Deze
opstelling is ook ontworpen en gebouwd als onderdeel van deze studie.
In geen van deze testen is gebruik gemaakt van een barrièremateriaal, zodat de
degradatie waarschijnlijk sneller verloopt dan bij samples die beschermd getest
zullen worden.
Deze test zijn gecombineerd met een uitgebreide analyse van de samples met o.a. IV,
EQE, IV(T), EL, PL, lock-in-thermografie, 4PP, Hall, UV-VIS-NIR, Raman, XRD, SEM-EDX,
HIM en SIMS. Dit heeft geleid tot de volgende conclusies op over de degradatie van
CIGS cellen en zijn componenten:
Molybdeen achtercontact
Het molybdeenachtercontact is gedegradeerd onder condities 1 en 3. Molybdeen
degradeerde erg snel in de gecombineerde aanwezigheid van water en zuurstof,
terwijl het redelijk stabiel is in de afwezigheid van één van deze materialen.
Molybdeen degradeerde door de vorming van molybdeen oxides. Deze laag, die
zich meestal vormt op het oppervalk van de molybdeen, geleidt en reflecteert slecht.
Het verschijnen van deze oxide laag bovenop de molybdeen kan daarom leiden tot
een sample dat binnen een paar uur van een goede naar een zeer slechte geleiding
gaat, wanneer gemeten aan het oppervlak. Deze laag bestaat uit MoO gemengd
3
+
met MoO die wordt gevormd door de inbouw ('intercalatie') van Na in een MoO
3
2.5
matrix. De intercalatie is mogelijk door de gelaagde structuur van MoO en leidt tot de
3
273
700 keer, dus er moet rekening worden gehouden met de beperkingen van
deze extrapolatie.
2. ‘Hybride’ degradatie test (https://www.youtube.com/watch?v=Zmy5tb-2NK8)
– blootstelling aan een combinatie van ‘damp heat’ en AM1.5 verlichting. Dit
zorgt ervoor dat de samples gelijktijdig degraderen onder invloed van licht, ver -
hoogde temperaturen en verhoogde luchtvochtigheid, en daarnaast continu
gemeten kunnen worden. Deze opstelling is ontworpen en gebouwd binnen
deze studie en heeft de aandacht van andere partijen getrokken. Daarom
is er een consortium van drie Nederlandse MKB’ers (Eternal Sun, Hielkema
Testequipment en ReRa Solutions) momenteel bezig met de commercialisee-
ring van deze opstelling
3. Blootstelling aan ‘atmosferische moleculen’ – de zonnecellen en lagen zijn
blootgesteld aan de moleculen die aanwezig zijn in de lucht, zoals zuurstof,
stikstof, koolstof dioxide en water en combinaties van deze materialen. Dit
draagt bij aan de identificatie van de moleculen die verantwoordelijk zijn voor
de degradatie van CIGS zonnecellen. Met behulp van deze kennis kunnen
de degradatiemechanismen worden geïdentificeerd en kan er meer gericht
worden gezocht naar een goedkope en effectieve barrièrematerialen. Deze
opstelling is ook ontworpen en gebouwd als onderdeel van deze studie.
In geen van deze testen is gebruik gemaakt van een barrièremateriaal, zodat de
degradatie waarschijnlijk sneller verloopt dan bij samples die beschermd getest
zullen worden.
Deze test zijn gecombineerd met een uitgebreide analyse van de samples met o.a. IV,
EQE, IV(T), EL, PL, lock-in-thermografie, 4PP, Hall, UV-VIS-NIR, Raman, XRD, SEM-EDX,
HIM en SIMS. Dit heeft geleid tot de volgende conclusies op over de degradatie van
CIGS cellen en zijn componenten:
Molybdeen achtercontact
Het molybdeenachtercontact is gedegradeerd onder condities 1 en 3. Molybdeen
degradeerde erg snel in de gecombineerde aanwezigheid van water en zuurstof,
terwijl het redelijk stabiel is in de afwezigheid van één van deze materialen.
Molybdeen degradeerde door de vorming van molybdeen oxides. Deze laag, die
zich meestal vormt op het oppervalk van de molybdeen, geleidt en reflecteert slecht.
Het verschijnen van deze oxide laag bovenop de molybdeen kan daarom leiden tot
een sample dat binnen een paar uur van een goede naar een zeer slechte geleiding
gaat, wanneer gemeten aan het oppervlak. Deze laag bestaat uit MoO gemengd
3
+
met MoO die wordt gevormd door de inbouw ('intercalatie') van Na in een MoO
3
2.5
matrix. De intercalatie is mogelijk door de gelaagde structuur van MoO en leidt tot de
3
273
