Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.24
no.4
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pp.282-287
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2013
Hydrogen production from water using solar energy is attractive way to obtain clean energy resource. Among the various solar-to-hydrogen production techniques, a combination of a photovoltaic and an electrolytic cell is one of the most promising techniques in term of stability and efficiency. In this study, we show successful fabrication of precursor solution processed CIGS thin film solar cells which can generate high voltage. In addition, CIGS thin film solar cell modules producing over 2V of open circuit voltage were fabricated by connecting three single cells in series, which are applicable to water electrolysis. The operating current and voltage during water electrolysis was measured to be 4.23mA and 1.59V, respectively, and solar to hydrogen efficiency was estimated to be 3.9%.
High quality ZnO:Al films were prepared on glass substrates by in-line RF magnetron sputtering and their surface morphologies were modified by wet-etching process in dilute acid solution to improve optical properties for application to silicon thin film solar cells as front electrode. The as-deposited films show a strong preferred orientation in [001] direction under our experimental conditions. A low resistivity below $5{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ and high optical transmittance above 80% in a visible range are achieved in the films deposited at optimized conditions. After wet-etching, the surface morphologies of the films are changed dramatically depending on the deposition conditions, especially working pressure. The optical properties such as total/diffuse transmittance, haze and angular resolved distribution of light are varied significantly with the surface morphology feature, whereas the electrical properties are seldom changed. The cell performances of silicon thin film solar cells fabricated on the textured films are also evaluated in detail with comparison of commercial $SnO_2$:F films.
In this paper, silicon thin-film solar cells(Si- TFSC) and a-Si/c-Si heterojunction solar cells(HJ-cell) are investigated. The Si-TFSC was prepared on glass substrate by depositing $1-3{\mu}m$ thin-film silicons by glow discharge method. The $a-Si:H/{\mu}c-Si:H$ tandem solar cells on textured ZnO:A1 TCO (transparent conducting oxide) showed improved Jsc in top and bottom cells than that on $SnO_2:F$ TCO. This enhancement of jsc resulted from improved light trapping effect by front textured ZnO:A1. The a-Si/c-Si HJ-cells with simple structure without high efficiency features are suffering from low Voc and Jsc. The improvement of front nip and back interface properties by adopting high quality silicon-films at low temperature should be done both for increasing device performances and production cost.
For use of superstrate thin-film solar cells, surface texture of the transparent conductive oxide (TCO) has been used to enhance short-circuit currents by increasing light trapping into the cell. ZnO:Al films were deposited by using DC magnetron sputtering on glass substrates with ceramic (ZnO:$Al_2O_3$) target. The as-deposited TCO before texturing exhibited high transparencies (T > 85% for visible light including all reflection losses) and excellent electrical properties ($r=3-6{\times}10^{-4}{\Omega}.cm$). The optical and electrical properties of the TCO are influenced by the texturing conditions such as not only etchant dilutions but also etching time. We obtained the haze value of 14-16 resulting in increase in light trapping and short-circuit currents also.
Cho, Young Joon;Lee, Dong Won;Cho, Jun Sik;Chang, Hyo Sik
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.29
no.8
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pp.505-509
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2016
We have investigated the characteristics of amorphous silicon (a-Si) thin-film solar cell by inserting barrier layer. The conversion efficiency of a-Si thin-film solar cells on graphite substrate shows nearly zero because of the surface roughness of the graphite substrate. To enhance the performance of solar cells, the surface morphology of the back side were modified by changing the barrier layer on graphite. The surface roughness of graphite substrate with the barrier layer grown by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) reduced from ~2 um to ~75 nm. In this study, the combination of the barrier layer on graphite substrate is important to increase solar cell efficiency. We achieved ~ 7.8% cell efficiency for an a-Si thin-film solar cell on graphite substrate with SiNx/SiOx stack barrier layer.
$Cu_2ZnSnSe_4$(CZTSe) is emerged as a promising material for thin-film solar cells because of non-toxic, inexpensive and earth abundant more than $Cu(In,Ga)Se_2$ materials. For fabricating compound semiconductor thin-film solar cells, CdS is widely used for a buffer layer which fabricated by a chemical bath deposition method (CBD). Through the experiment, we controlled deposition temperature and mol ratio of solution conditions to find the proper grain 크기 and exact composition. The optimum CdS layers were characterized in terms of surface morphology by using a scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). The optimized CdS layer process was applied on CZTSe thin-films. The thickness of buffer layer related with device performance of solar cells which controlled by deposition time. Local surface potential of CdS/CZTSe thin-films was investigated by Kelvin probe force microscopy (KPFM). From these results, we can deduce local electric properties with different thickness of buffer layer on CZTSe thin-films. Therefore, we investigated the effect of CdS buffer layer thickness on the CZTSe thin-films for decreasing device losses. From this study, we can suggest buffer layer thickness which contributes to efficiencies and device performance of CZTSe thin-film solar cells.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2003.07b
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pp.995-998
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2003
This paper presents the deposition of poly-Si thin-film and fabrication of a solar cell by VHF-PECVD method. The poly-Si thin films. and pin-type solar cells are fabricated using multi-chamber cluster tool system. A 7.4% conversion efficiency was achieved from poly-Si thin film solar cells with total thickness less than $5{\mu}m$. The physical characteristic was measured by Raman spectroscopy, solar cell characteristic was measured under AM1.5 illumination.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.6
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pp.1169-1174
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2011
CdTe thin-film solar cell technology is well known that it can theoretically improve its conversion efficiency and manufacturing costs compared to the conventional silicon solar cell technology, due to its optical band gap energy (about 1.45eV) for solar energy absorption, high light absorption capability and low cost requirements for producing solar cells. Although the prior studies obtained the high light absorption, CdTe thin film solar cell has not been come up to the sufficient efficiency yet. So, doping method was selected for the improvement of the electrical characteristics in CdTe solar cells. Some elements including Cu, Ag, Cd and Te were generally used for the p-dopant as substitutional acceptors in CdTe thin film. In this study, the sputtering-deposited CdTe thin film was immersed in $AgNO_3$ solution for ion exchange method to dope Ag ions. The effects of immersion temperature and Ag-concentration were investigated on the optical properties and electrical characteristics of CdTe thin film by using Auger electron spectroscopy depth-profile, UV-visible spectrophotometer, and a Hall effect measurement system. The best optical and electrical characteristics were sucessfully obtained by Ag doping at high temperature and concentration. The larger and more uniform diffusion of Ag ions made increase of the Ag ion density in CdTe thin film to decrease the series resistance as well as mede the faster diffusion of light by the metal ions to enhance the light absorption.
In this work, we consider the fabrication method and electrical characteristics of dye-sensitized solar cells (DSSCs), which use titanium (Ti) metal thin films to replace expensive fluorine tin oxide (FTO) electrodes. The thickness of the Ti thin film was changed by adjusting the deposition time of the Ti, and the surface resistance decreased as the thickness of the Ti thin film became thicker. The thickness of the Ti thin film was shown to be similar to the surface resistance of the FTO thin film at approximately 190nm and the DSSC with a thickness of approximately 250nm showed the highest energy conversion efficiency of 4.24%. Furthermore, the possibility of commercialization was confirmed by fabricating and evaluating the DSSC module.
Recent study shows that the main reason for limiting CZTS device performance lies in the low open circuit voltage, and crucial factor that could affect the $V_{oc}$ is secondary phases like ZnS existing in absorber layer and its interfaces. In this work, the $Cu_2ZnSnS_4$ thin film solar cells were prepared by sputtering CuSn and CuZn alloy targets. Through tuning the Zn/Sn ratios of the CZTS thin films, the crystal structure, morphology, chemical composition and phase purity of CZTS thin films were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) equipped with an energy dispersive spectrometer (EDS) and Raman spectroscopy. The statistics data show that the CZTS solar cell with a ratio of Zn/Sn = 1.2 have the best power convention efficiency of 5.07%. After HCl etching process, the CZTS thin film solar cell with the highest efficiency 5.41% was obtained, which demonstrated that CZTS film solar cells with high efficiency could be developed by sputtering CuSn and CuZn alloy targets.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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