准分子PLD为改进的太阳能电池制造优良的薄膜

2024/06/07   下载量： 0 次

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应用领域 能源/新能源
检测样本 太阳能
检测项目
参考标准 无

太阳能电池和其他光电子器件都可以受益于具有器件兼容沉积方法的功能性薄膜材料的开发。在几种类型的太阳能电池中，一个主要挑战是在器件的敏感层（例如卤化物钙钛矿太阳能电池中的有机接触层）的顶部沉积透明导电电极。这个问题通常通过使用无机缓冲层来克服。特文特大学的Monica Morales Masis领导的一个研究小组研究了脉冲激光沉积（PLD）是否能够为无缓冲的半透明钙钛矿太阳能电池制造高质量的透明电极。（除了低损伤沉积外，基于晶圆的PLD也是太阳能电池应用中的一项要求。）幸运的是，Coherent公司的248nm KrF准分子激光器为可重复和可扩展的PLD提供了理想的解决方案。

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准分子PLD为改进的太阳能电池制造优良的薄膜



挑战


太阳能电池和其他光电子器件都可以受益于具有器件兼容沉积方法的功能性薄膜材料的开发。在几种类型的太阳能电池中，一个主要挑战是在器件的敏感层（例如卤化物钙钛矿太阳能电池中的有机接触层）的顶部沉积透明导电电极。这个问题通常通过使用无机缓冲层来克服。特文特大学的Monica Morales Masis领导的一个研究小组研究了脉冲激光沉积（PLD）是否能够为无缓冲的半透明钙钛矿太阳能电池制造高质量的透明电极。（除了低损伤沉积外，基于晶圆的PLD也是太阳能电池应用中的一项要求。）幸运的是，Coherent公司的248nm KrF准分子激光器为可重复和可扩展的PLD提供了理想的解决方案。




解决方案


利用248nm的高脉冲能量准分子激光器在4英寸晶片上进行PLD，该小组成功地证明了在卤化物钙钛矿太阳能电池上可重复沉积透明导电氧化物（TCO）膜。Morales Masis解释道：“PLD已经成为一种成熟的技术，例如用于复杂压电材料的技术。我们现在正在探索太阳能电池材料的技术，对其可扩展性和沉积速率的绝对要求至少与溅射沉积（该领域常用）相当。COMPex激光器的高稳定性——脉冲间能量稳定性和光束均匀性——对于实现薄膜均匀性和严格的层厚度控制至关重要。”


为了制作TCO薄膜，Morales Masis团队使用了Twente固态技术公司（TSST）的PLD系统，在该系统中，准分子激光束在固体靶上来回扫描，烧蚀将沉积在安装在圆形平台上的基板上的材料，该平台在沉积过程中连续旋转。这确保了在包含四个太阳能电池基板的支架上均匀地沉积薄膜。





结果


高沉积压力和室温PLD制备的Zr掺杂In2O3 TCO薄膜使半透明卤化物钙钛矿太阳能电池的功率转换效率达到15.1%。这在无缓冲堆叠上得到了证明，证实了PLD作为一种“低损伤”沉积技术的潜力。该小组现在开始研究卤化物钙钛矿的PLD，以利用PLD的另一个优势：多化合物材料的化学计量转移。在无溶剂的情况下，在几分钟内大面积制备这些卤化物钙钛矿膜的能力对未来的太阳能电池生产很有希望。


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