Page 276 - Mirjam-Theelen-Degradation-of-CIGS-solar-cells
P. 276
Chapter 10
6+
5+
reductie van Mo naar Mo . Dit kan leiden tot de vorming van een beter geleidend
degradatieproduct.
Verder werd het duidelijk dat meer poreus molybdeen, die bij hogere druk gesputterd
is, kwetsbaarder is voor blootstelling aan ‘damp heat’. Aan de andere kant zorgt de
vorming van een toplaag van MoSe , zoals die voorkomen in een CIGS zonnecel, voor
2
samples die stabieler zijn onder 'damp heat' condities.
Zinkoxide frontcontact
Het zink oxide frontcontact is gedegradeerd onder condities 1 en 3. Aluminium
gedoteerd zink oxide (ZnO:Al) degradeert via een gradueel proces, die begint bij de
lucht/ZnO:Al interface en langzaam doorgaat in de richting van het substraat. De
degradatie wordt veroorzaakt door de langzame diffusie van water en COdoor de
2
korrelgrenzen. In de afwezigheid van water of CO is ZnO:Al zeer stabiel.
2
In gedegradeerd ZnO:Al zijn verhoogde concentraties van water en CO (en ook
2
zwavel en chloor) aangetroffen. Dit wijst erop dat er Zn(OH) en Zn(CO ) (OH) of
5
6
3 2
2
vergelijkbare materialen, gebaseerd op chlorides en sulfaten gevormd zijn. De diffusie
van en de reactie met water en CO leidt tot een verhoogde potentiaal barrière in de
2
korrelgrenzen in het polykristallijne ZnO:Al. Dit leidt dan weer tot een verlaging van
de elektronmobiliteit en dus geleiding, terwijl de optische transmissie constant bleef.
Complete CIGS zonnecellen
De complete CIGS zonnecellen, die bestaan uit een stapel met natriumkalk glas
substraat gevolgd door molybdeen (Mo)/Cu(In,Ga)Se (CIGS)/Cadmium sulfide
2
(CdS)/intrinsiek zink oxide (i-ZnO)/aluminium gedoteerd zink oxide (ZnO:Al), zijn
gedegradeerd onder condities 1, 2 en 3. De zonnecellen degradeerden snel door de
diffusie van moleculen vanuit de atmosfeer (zoals water en CO) en vanuit de cel zelf.
2
De diffusie van water en CO leidde vooral tot een verhoging van de serie weerstand
2
van ZnO:Al en tot het oplossen van deze laag in de buurt van de korrelgrenzen wat
leidde tot het verschijnen van gaten en een sterke afname in de kortsluitstroom.
Verder werd het duidelijk dat vooral natrium maar mogelijk ook het andere alkali-
element kalium, een belangrijke rol spelen in de degradatie van CIGS zonnecellen.
Wanneer alkali-rijke en alkali-arme CIGS zonnecellen werden blootgesteld aan ‘damp
heat’ en verlichting, hebben de alkali-rijke samples een hogere initiële efficiëntie, maar
degradeerden ook binnen honderd uur, terwijl de alkali-arme samples relatief stabiel
waren. De degradatie van alkali-rijke samples leidde tot de vorming van natriumrijke
gebieden in de depletieregio. Dit wordt waarschijnlijk veroorzaakt door de migratie
+
van Na vanuit de korrelgrenzen in de CIGS laag naar deze depletieregio. Deze
migratie kan komen door het elektrisch veld dat gevormd wordt door het verlichten
274
6+
5+
reductie van Mo naar Mo . Dit kan leiden tot de vorming van een beter geleidend
degradatieproduct.
Verder werd het duidelijk dat meer poreus molybdeen, die bij hogere druk gesputterd
is, kwetsbaarder is voor blootstelling aan ‘damp heat’. Aan de andere kant zorgt de
vorming van een toplaag van MoSe , zoals die voorkomen in een CIGS zonnecel, voor
2
samples die stabieler zijn onder 'damp heat' condities.
Zinkoxide frontcontact
Het zink oxide frontcontact is gedegradeerd onder condities 1 en 3. Aluminium
gedoteerd zink oxide (ZnO:Al) degradeert via een gradueel proces, die begint bij de
lucht/ZnO:Al interface en langzaam doorgaat in de richting van het substraat. De
degradatie wordt veroorzaakt door de langzame diffusie van water en COdoor de
2
korrelgrenzen. In de afwezigheid van water of CO is ZnO:Al zeer stabiel.
2
In gedegradeerd ZnO:Al zijn verhoogde concentraties van water en CO (en ook
2
zwavel en chloor) aangetroffen. Dit wijst erop dat er Zn(OH) en Zn(CO ) (OH) of
5
6
3 2
2
vergelijkbare materialen, gebaseerd op chlorides en sulfaten gevormd zijn. De diffusie
van en de reactie met water en CO leidt tot een verhoogde potentiaal barrière in de
2
korrelgrenzen in het polykristallijne ZnO:Al. Dit leidt dan weer tot een verlaging van
de elektronmobiliteit en dus geleiding, terwijl de optische transmissie constant bleef.
Complete CIGS zonnecellen
De complete CIGS zonnecellen, die bestaan uit een stapel met natriumkalk glas
substraat gevolgd door molybdeen (Mo)/Cu(In,Ga)Se (CIGS)/Cadmium sulfide
2
(CdS)/intrinsiek zink oxide (i-ZnO)/aluminium gedoteerd zink oxide (ZnO:Al), zijn
gedegradeerd onder condities 1, 2 en 3. De zonnecellen degradeerden snel door de
diffusie van moleculen vanuit de atmosfeer (zoals water en CO) en vanuit de cel zelf.
2
De diffusie van water en CO leidde vooral tot een verhoging van de serie weerstand
2
van ZnO:Al en tot het oplossen van deze laag in de buurt van de korrelgrenzen wat
leidde tot het verschijnen van gaten en een sterke afname in de kortsluitstroom.
Verder werd het duidelijk dat vooral natrium maar mogelijk ook het andere alkali-
element kalium, een belangrijke rol spelen in de degradatie van CIGS zonnecellen.
Wanneer alkali-rijke en alkali-arme CIGS zonnecellen werden blootgesteld aan ‘damp
heat’ en verlichting, hebben de alkali-rijke samples een hogere initiële efficiëntie, maar
degradeerden ook binnen honderd uur, terwijl de alkali-arme samples relatief stabiel
waren. De degradatie van alkali-rijke samples leidde tot de vorming van natriumrijke
gebieden in de depletieregio. Dit wordt waarschijnlijk veroorzaakt door de migratie
+
van Na vanuit de korrelgrenzen in de CIGS laag naar deze depletieregio. Deze
migratie kan komen door het elektrisch veld dat gevormd wordt door het verlichten
274
