Page 280 - Mirjam-Theelen-Degradation-of-CIGS-solar-cells
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Chapter 10
est non-conductrice et a une faible réflectivité. L’apparition de cette couche d’oxyde
peut donc mener à une brutale chute de la conductivité. Cette couche est composée
de Mo(IV)O mixée avec du Mo(V)O , qui se forme en la présence de sodium dû à
3
2.5
+
l’intercalation de Na dans MoO . Cela est rendu possible grâce à la structure stratifiée
3
5+
de MoO et conduit à la réduction partielle de Mo et Mo . Cela peut aboutir à la
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3
formation d’un produit issu de la dégradation plus conducteur. Il a été observé
qu’un molybdène plus poreux, déposé avec une pression plus importante, est plus
vulnérable à l’exposition de chaleur humide qu’un molybdène plus dense, tandis
que la formation d’une couche de MoSe à sa surface rends le molybdène plus stable
2
lorsque exposé à des conditions de dégradation, comme chaleur humide.
Contact supérieur en oxyde de zinc
Le contact supérieur en oxyde de zinc a été testé sous les conditions 1 et 3. L’oxyde de
zinc dopé à l’aluminium (ZnO:Al) se dégrade via un processus graduel, qui commence
à l’interface air/ZnO:Al et qui lentement progresse en direction du substrat. Cette
dégradation est causée par la lente diffusion d’eau et de CO via les joints de grains. En
2
l’absence d’une de ces deux entités le matériau reste très stable.
A l’intérieur du ZnO:Al dégradé, une plus forte concentration d’eau et de CO (mais
2
aussi de souffre et de chlore) ont été observées, ce qui peut indiquer la formation de
matériaux comme Zn(OH) et Zn (CO ) (OH) , ou d’autres composés similaires, à base
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2
3 2
de sulfate ou de chlorure. La diffusion et les réactions dues à l’eau et au CO conduisent
2
à une augmentation de la barrière de potentiel aux joints de grains dans la structure
poly-cristalline de ZnO :Al. Cela entraîne une diminution de la mobilité des électrons
et donc de la conductivité, la transmission de ZnO:Al reste globalement constante.
Cellule solaire au CIGS complète
Les cellules solaires complètes au CIGS, composées de verre sodocalcique (SC)/
molybdène(Mo)/Cu(In,Ga)Se (CIGS)/sulfure de cadmium (CdS)/oxyde de zinc
2
intrinsèque (i-ZnO)/oxyde de zinc dopé à l’aluminium (ZnO:Al) ont été testées sous les
conditions 1, 2 et 3. Il est important de noter qu’aucune barrière n’a été utilisée. Les
cellules solaires se dégradent à cause de la diffusion d’entités issues de l’atmosphère,
comme l’eau et le CO , mais aussi issues des cellules elles-mêmes. La diffusion de l’eau
2
et du CO conduit principalement à une augmentation de la résistance en série du
2
ZnO :Al, ainsi qu’à une dissolution locale des cellules solaires au CIGS, conduisant à la
formation de trous.
Il a aussi été observé que des éléments alcalins et notamment le sodium, jouent
un rôle prépondérant dans la dégradation des cellules solaires au CIGS. Lorsque
des cellules solaires au CIGS riches en alcalins et d’autres pauvres en alcalins ont
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est non-conductrice et a une faible réflectivité. L’apparition de cette couche d’oxyde
peut donc mener à une brutale chute de la conductivité. Cette couche est composée
de Mo(IV)O mixée avec du Mo(V)O , qui se forme en la présence de sodium dû à
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l’intercalation de Na dans MoO . Cela est rendu possible grâce à la structure stratifiée
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de MoO et conduit à la réduction partielle de Mo et Mo . Cela peut aboutir à la
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formation d’un produit issu de la dégradation plus conducteur. Il a été observé
qu’un molybdène plus poreux, déposé avec une pression plus importante, est plus
vulnérable à l’exposition de chaleur humide qu’un molybdène plus dense, tandis
que la formation d’une couche de MoSe à sa surface rends le molybdène plus stable
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lorsque exposé à des conditions de dégradation, comme chaleur humide.
Contact supérieur en oxyde de zinc
Le contact supérieur en oxyde de zinc a été testé sous les conditions 1 et 3. L’oxyde de
zinc dopé à l’aluminium (ZnO:Al) se dégrade via un processus graduel, qui commence
à l’interface air/ZnO:Al et qui lentement progresse en direction du substrat. Cette
dégradation est causée par la lente diffusion d’eau et de CO via les joints de grains. En
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l’absence d’une de ces deux entités le matériau reste très stable.
A l’intérieur du ZnO:Al dégradé, une plus forte concentration d’eau et de CO (mais
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aussi de souffre et de chlore) ont été observées, ce qui peut indiquer la formation de
matériaux comme Zn(OH) et Zn (CO ) (OH) , ou d’autres composés similaires, à base
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de sulfate ou de chlorure. La diffusion et les réactions dues à l’eau et au CO conduisent
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à une augmentation de la barrière de potentiel aux joints de grains dans la structure
poly-cristalline de ZnO :Al. Cela entraîne une diminution de la mobilité des électrons
et donc de la conductivité, la transmission de ZnO:Al reste globalement constante.
Cellule solaire au CIGS complète
Les cellules solaires complètes au CIGS, composées de verre sodocalcique (SC)/
molybdène(Mo)/Cu(In,Ga)Se (CIGS)/sulfure de cadmium (CdS)/oxyde de zinc
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intrinsèque (i-ZnO)/oxyde de zinc dopé à l’aluminium (ZnO:Al) ont été testées sous les
conditions 1, 2 et 3. Il est important de noter qu’aucune barrière n’a été utilisée. Les
cellules solaires se dégradent à cause de la diffusion d’entités issues de l’atmosphère,
comme l’eau et le CO , mais aussi issues des cellules elles-mêmes. La diffusion de l’eau
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et du CO conduit principalement à une augmentation de la résistance en série du
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ZnO :Al, ainsi qu’à une dissolution locale des cellules solaires au CIGS, conduisant à la
formation de trous.
Il a aussi été observé que des éléments alcalins et notamment le sodium, jouent
un rôle prépondérant dans la dégradation des cellules solaires au CIGS. Lorsque
des cellules solaires au CIGS riches en alcalins et d’autres pauvres en alcalins ont
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