(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu mô hình và tính chất điện của pin mặt trời màng mỏng sử dụng lớp cửa sổ zno cấu trúc nano

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu mơ hình tính chất điện pin mặt trời màng mỏng sử dụng lớp cửa sổ ZnO cấu trúc nano” cơng trình nghiên cứu tơi sau hai năm theo học chương trình cao học chuyên ngành Vật lý chất rắn Trường Đại học Quy Nhơn Các số liệu tài liệu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu Tất tham khảo kế thừa trích dẫn tham chiếu đầy đủ Quy Nhơn, ngày … tháng … năm 2019 Nguyễn Thị Thúy download by : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn trước tiên, xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô giáo khoa Vật lý (hiện khoa Khoa học Tự nhiên) Phòng Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Quy Nhơn tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành Luận văn Tơi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành kính trọng sâu sắc đến với TS Trần Thanh Thái, Thầy trực tiếp bảo, hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn GS M Burgelman cộng thuộc Trường Đại học Gent (Sweden) hỗ trợ phần mềm SCAPS-1D tài liệu liên quan Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh đạo Phịng Thí nghiệm Phân tích Đo lường Vật lý, TS Lưu Thị Lan Anh (ĐHBK Hà Nội) trợ giúp thực nghiệm Mặc dù có nhiều cố gắng song luận văn tránh khỏi hạn chế thiếu sót Kính mong Q thầy giáo, nhà nghiên cứu quan tâm đến đề tài tiếp tục góp ý để tác giả hồn thiện hướng nghiên cứu Một lần xin chân thành cảm ơn! Quy Nhơn, ngày … tháng … năm 2019 Nguyễn Thị Thúy download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài Mục đích nghiên cứu luận văn Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Chương TỔNG QUAN VỀ PIN MẶT TRỜI 1.1 Năng lượng mặt trời 1.2 Các hệ pin mặt trời 1.3 Cơ sở vật lý pin mặt trời 10 1.3.1 Hiệu ứng quang điện 10 1.3.2 Nguyên lý hoạt động pin mặt trời 12 1.4 Pin mặt trời màng mỏng Cu(In,Al)S2 13 1.4.1 Cấu trúc pin mặt trời Cu(In,Al)S2 13 1.4.2 Lớp hấp thụ Cu(In,Al)S2 14 1.4.3 Lớp cửa sổ ZnO 15 1.4.4 Lớp đệm In2S3 20 1.4.5 Điện cực ITO 22 1.5 Pin mặt trời sử dụng lớp hấp thụ cực mỏng (ETA) 22 download by : skknchat@gmail.com 1.5.1 Giới thiệu chung 22 1.5.2 Nguyên lý pin mặt trời ETA 22 1.5.3 Hiệu suất lý thuyết tối đa pin mặt trời ETA 24 1.5.4 Sự phát triển pin mặt trời ETA 26 Chương LÝ THUYẾT VỀ MÔ PHỎNG SCAPS-1D 30 2.1 Giới thiệu phần mềm mô SCAPS-1D 30 2.2 Mơ hình chiều pin mặt trời 32 2.2.1 Mơ hình chiều pin mặt trời 32 2.2.2 Đặc trưng J-V pin mặt trời 33 2.2.3 Các đặc tính khơng lý tưởng mơ hình 34 2.2.4 Các thông số quang điện đánh giá hoạt động pin mặt trời 36 2.2.5 Hiệu suất lượng tử 38 2.2.6 Tổn hao pin mặt trời 39 2.3 Mơ hình tốn học mơ hình vật lý pin mặt trời 41 2.3.1 Mơ hình tốn học 41 2.3.2 Mơ hình vật lý 43 Chương MÔ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG CÁC THƠNG SỐ HOẠT ĐỘNG CỦA PIN MẶT TRỜI Cu(In,Al)S2 46 3.1 Lựa chọn cấu trúc 46 3.2 Các thông số đầu vào cho mô SCAPS 47 3.3 Mô hoạt động pin mặt trời 50 3.3.1 Ảnh hưởng chiều dày lớp chức 50 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp lớp chức 58 3.4 Đánh giá hiệu pin mặt trời CIAS sử dụng lớp cửa sổ nano ZnO 63 3.4.1 Chế tạo thử nghiệm pin mặt trời CIAS sử dụng lớp cửa sổ ZnO cấu trúc nano 63 download by : skknchat@gmail.com 3.4.2 So sánh pin mặt trời CIAS sử dụng lớp cửa sổ ZnO màng mỏng ZnO cấu trúc nano 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt  Absorption coefficient Hệ số hấp thụ  Thickness Chiều dày Conversion efficiency of the Hiệu suất chuyển đổi pin solar cell mặt trời  Resistivity Điện trở suất n Capture cross section electrons Tiết diện bắt giữ điện tử p Hole mobility Độ linh động lỗ trống p Capture cross section holes Tiết diện bắt giữ lỗ trống µn Electron mobility Độ linh động điện tử A Quality factor Hệ số phẩm chất AC Solar cell surface area Diện tích bề mặt pin mặt trời  Dn Diffusion coefficient for electrons Hệ số khuếch tán điện tử Dp Diffusion coefficient for holes Hệ số khuếch tán lỗ trống E Incoming radiation intensity Cường độ xạ tới download by : skknchat@gmail.com Electron Điện tử EA Ionization energy Năng lượng ion hóa EC Conduction band energy Năng lượng vùng dẫn EF Fermi energy Năng lượng Fermi EFn Quasi-Fermi level for electron Mức Quasi-Fermi điện tử EFp Quasi-Fermi level for hole Mức Quasi-Fermi lỗ trống Eg Optical band gap energy Độ rộng vùng cấm quang EV Valence band energy Năng lượng đỉnh vùng hoá trị FF Fill factor Hệ số lấp đầy G Generation rate Tốc độ phát sinh J Current density Mật độ dòng JL Photo-generated current density e Mật độ dòng quang điện phát sinh Current density at maximum Mật độ dịng cơng suất cực power output đại JMP Maximum current Mật độ dòng cực đại Jn Mobility of electrons Mật độ dòng điện tử Jp Mobility holes Mật độ dòng lỗ trống Jmax download by : skknchat@gmail.com JS Reverse saturation current Mật độ dòng bảo hòa ngược JSC Short circuit current density Mật độ dòng ngắn mạch jth,n Particle current Mật độ dòng hạt chất bán dẫn LC The carrier collection length Chiều dài tập hợp hạt tải LD Diffusion length Chiều dài khuếch tán n Electron concentrations Nồng độ electron Concentrations electrons at the Nồng độ electron tiếp xúc contact in equilibrium p-n trạng thái cân NS Interface-defects concentration Nồng độ khuyết tật bề mặt Nt Bulk-defects concentration Nồng độ khuyết tật khối p Hole Lỗ trống Pin Input power Công suất đầu vào Pmax maximum power Công suất cực đại RS Serial resistance Điện trở nối tiếp RSH Shunt resistance Điện trở ngắn mạch T Transmitance Độ truyền qua Un Net recombination Tốc độ tái tổ hợp Up Generation rate Tốc độ phát sinh neq download by : skknchat@gmail.com V Voltage Điện áp Vbi Built-in voltage Điện áp tiếp xúc Vmax Voltage at maximum power output Điện áp công suất cực đại VMP Maximum voltage Điện áp cực đại VOC Open circuit voltage Điện áp hở mạch vth,n Thermal velocity of electrons vth,p Thermal velocity of holes W Absorber layer thickness Chiều dày lớp hấp thụ Conduction band discontinuity Năng lượng gián đoạn vùng dẫn ε Electric field Trường điện λ Wavelength Bước sóng λex Excitation wavelength Bước sóng kích thích ρ Charge density Mật độ điện tích ΔEC Vận tốc chuyển động nhiệt điện tử Vận tốc chuyển động nhiệt lỗ trống download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu AM1.5 CIAS CIS CVD Tên tiếng Anh Air Mass 1.5 Copper Indium Alumium Sulfide Copper Indium Sulfide Chemical Vapour Deposition Tên tiếng Việt Ánh sáng điều kiện tiêu chuẩn Pin = 100 mW/cm2 Cu(In,Al)S2 CuInS2 Lắng đọng hoá học pha Donor-Acceptor pair Cặp donor – aceptor DC Direct Current Dòng chiều DpC Dip-Coating Nhúng phủ DAP EQE External Quantum Efficiency ESD Electro Static Deposition ETA Extremely Thin Absorber FESEM FSPD Hiệu suất lượng tử bên Lắng đọng tĩnh điện Lớp hấp thụ có chiều dày mỏng Field Emission Scanning Hiển vi điện tử quét phát xạ Electron Microscope trường Full Spray Pyrolysis Phun phủ nhiệt phân toàn download by : skknchat@gmail.com 64 ĐHBK Hà Nội hỗ trợ thực nghiệm này) Sơ đồ trình tự bước chế tạo pin mặt trời CIAS nêu Hình 3.12 [37] Pin mặt trời glass/ITO/nanoZnO/In2S3/CIAS/Ag chế tạo thử nghiệm ký hiệu CEL-TN_01 Hình 3.12 Sơ đồ lắng đọng lớp chức cấu trúc PMT glass/ITO/nanoZnO/In2S3/CIAS/Ag [37] Hình 3.13 thể đặc trưng J-V sáng mẫu Từ đặc trưng thông số quang điện pin chế tạo thử nghiệm xác định: VOC = 391 mV, JSC = 24,25 mA/cm2, FF = 26,15 %  = 2,48 % download by : skknchat@gmail.com 65 10 AM1.5 J (mA/cm ) -10 VOC = 391 mV -20 JSC = 24,25 mA/cm FF = 26,15%  = 2,48% -30 0.0 0.2 0.4 0.6 V (V) Hình 3.13 Đặc trưng J-V sáng pin mặt trời chế tạo thử nghiệm CEL-TN_01 3.4.2 So sánh pin mặt trời CIAS sử dụng lớp cửa sổ ZnO màng mỏng ZnO cấu trúc nano Để đánh giá hiệu pin mặt trời màng mỏng pin mặt trời cấu trúc nano Chúng khảo sát đặc trưng J-V pin mặt trời sau: 1) PMT cấu trúc phẳng: glass/ZnO/CdS/CIS/CIAS/Ag [37] (ký hiệu mẫu CEL-TK_01) 2) PMT cấu trúc nano: glass/nano-ZnO/In2S3/CIAS/Ag [Luận văn thực hiện] (ký hiệu mẫu CEL-TN_01) Hình 3.14 biểu diễn đặc trưng J-V PMT cấu trúc nano CEL-TN_01 đường (a) PMT cấu trúc phẳng CEL-TK_01 đường (b) download by : skknchat@gmail.com 66 10 J (mA/cm ) (b) -10 (a) -20 (a) CEL-TN_01 (b) CEL-TK_01 -30 0.0 0.2 0.4 0.6 V (V) Hình 3.14 Đặc trưng J-V mẫu thử nghiệm CEL-TN_01 PMT CEL-TK_01 Để hiểu rõ chất trình vật lý xảy bên mẫu thử nghiệm CEL-TN_01 mẫu so sánh CEL-TK_01, sử dụng phương pháp mô SCAPS-1D để khảo sát Hình 3.15 kết làm khớp đặc trưng J-V mẫu CEL-TN_01 mẫu CEL-TK_01 mô SCAPS-1D 10 J (mA/cm2) -5 -10 -15 CEL-TN_01 CEL-TK_01 Lam khop CEL-TN_01 Lam khop CEL-TK_01 -20 -25 -30 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 V (V) Hình 3.15 Kết làm khớp đặc trưng J-V mẫu CEL-TN_01 mẫu CEL-TK_01 download by : skknchat@gmail.com 67 Từ kết mô SCAPS-1D, chúng tơi phân tích tính chất quang điện đặc trưng PMT sau: i) Hiệu suất lượng tử EQE; ii) Đặc trưng J-V sáng mẫu CEL-TN_01 mẫu CEL-TK_01 a) Phân tích phổ hiệu suất lượng tử bên EQE Phổ EQE tương ứng PMT cấu trúc nano CEL-TN_01 PMT cấu trúc phẳng CEL-TK_01 biểu diễn Hình 3.16 100 CEL-TK_01 CEL-TN_01 90 80 EQE (%) 70 60 50 40 30 20 10 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 h (eV) Hình 3.16 Phổ hiệu suất lượng tử bên (EQE) mẫu CEL-TN_01 mẫu CEL-TK_01 nhận từ mơ SCAPS-1D Có thể thấy Hình 3.16, PMT cấu trúc phẳng CEL-TK_01 có phổ EQE đạt cực đại giá trị khoảng 35% tương ứng mức lượng 2,3 eV, PMT cấu trúc nano CEL-TN_01 có phổ EQE đạt cực đại 75% mức lượng 1,9 eV Hơn nữa, EQEmax PMT cấu trúc nano lớn gấp đôi EQEmax PMT sử dụng cấu trúc phẳng Điều khả tăng cường hấp thụ ánh sáng thông qua cấu trúc nano lớp cửa sổ ZnO làm giảm tái hợp tiếp xúc lớp đệm/lớp hấp thụ thông báo [13] Do đó, kết luận sơ gia tăng đường quang học download by : skknchat@gmail.com 68 ánh sáng nhiều lần phản xạ (hoặc tán xạ) lớp cửa sổ nano ZnO dẫn đến làm tăng hấp thụ ánh sáng cho PMT cấu trúc nano Nhận định phản ánh so sánh độ truyền qua màng ZnO cấu trúc phẳng màng ZnO cấu trúc nano Hình 3.17 100 a 80 b T (%) 60 40 (a) - ZnO phang (b) - ZnO cau truc nano 20 300 400 500 600 700 800 900  (nm) Hình 3.17 Phổ truyền qua lớp cửa sổ ZnO: (a) ZnO phẳng, (b) ZnO cấu trúc nano Đối với màng ZnO phẳng phổ truyền qua có vân giao thoa bước sóng lớn 500 nm (xem hình 3.17a), điều chứng tỏ ánh sáng bị phản xạ bề mặt màng gây nên tượng giao thoa, màng ZnO cấu trúc nano khơng có tượng độ truyền qua thấp Điều lý giải ánh sáng bị hấp thụ hay bị phản xạ nhiều lần (tán xạ) nano ZnO, tượng màng ZnO cấu trúc nano giống “bẫy ánh sáng” phân tích chương Mặt khác, theo M Krunks [13], giá trị độ rộng vùng cấm quang lớp hấp thụ xác định từ đồ thị quan hệ (E.EQE)2 với E  Eg, E lượng photon E = h Dựa vào phương pháp xác định download by : skknchat@gmail.com 69 độ rộng vùng cấm lớp hấp thụ 1,3 eV 1,46 eV tương ứng với mẫu CEL-TN_01 CEL_TK_01 (xem Hình 3.18) Nguyên nhân độ rộng vùng cấm lớp hấp thụ mẫu CEL-TN_01 nhỏ q trình lắng đọng lớp hấp thụ CIAS ln hình thành pha thứ hai CuIn5S8 có Eg = 1,3 eV pha hai nguyên CuxS Sự diện pha CuIn5S8 làm xuất nhiều khuyết tật phân biên In2S3/CIAS dẫn đến tạo nhiều tâm tái hợp trung gian Sự diện pha CuxS trình phun phủ lớp hấp thụ CuInS2 làm cho độ dẫn lớp hấp thụ tăng làm giảm điện trở RS pin [27] Trong đó, mẫu CEL-TK_01 có độ rộng vùng cấm lớp hấp thụ 1,46 eV phù hợp với pha tetragonal CuInS2 (a) PMT cau truc nano (b) PMT cau truc phang (h x EQE) (arb units) (a) (a) CEL-TN_01 (b) CEL-TK_01 (b) Eg 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 h (eV) Hình 3.18 Đồ thị quan hệ (h.EQE)2 với h mẫu CEL-TN_01 CEL-TK_01 b) Phân tích đặc trưng J-V sáng Từ kết đo J-V mẫu thực nghiệm PMT cấu trúc nano CELTN_01 PMT cấu trúc phẳng CEL-TK_01 sử dụng để so sánh, xác định thông số quang điện Bảng 3.9 download by : skknchat@gmail.com 70 Bảng 3.9 So sánh thông số quang điện PMT cấu trúc nano CEL-TN_ 01 PMT cấu trúc phẳng CEL-TK_01 Loại mẫu Thông số Ký hiệu Đơn vị Thực nghiệm Tham khảo [37] CEL-TN_01 CEL-TK_01 Điện áp hở mạch VOC mV 391 425 Mật độ dòng điện ngắn mạch JSC mA/cm2 24,25 14,02 Hệ số lấp đầy FF % 26,15 28,75 Hiệu suất  % 2,48 1,71 Eg eV 1,3 1,46 Điện trở nối tiếp RS  1,2 2,5 Điện trở song song RSH  88 104 Độ rộng vùng cấm lớp hấp thụ Từ Bảng 3.9 nhận xét, PMT cấu trúc nano có mật độ dòng ngắn mạch hiệu suất chuyển đổi cao đáng kể (Jsc tăng từ 14,2 mA/cm2 lên đến 24,25 mA/cm2  tăng từ 1,71% lên đến 2,48%), điện áp hở mạch thấp (VOC giảm từ từ 425 mV xuống cịn 391 mV) Chúng tơi cho mật độ dòng ngắn mạch cao mẫu CEL-TN_01 điện trở nối tiếp pin nhỏ lớp cửa sổ ZnO cấu trúc nano tăng cường tán xạ ánh sáng đồng thời hỗ trợ khả hấp thụ ánh sáng cho lớp hấp thụ dẫn đến làm phát sinh hạt tải nhiều tiếp xúc p-n; kết kéo theo hiệu suất chuyển đổi quang điện pin tăng lên đáng kể Nguyên nhân làm giảm VOC điện trở song song RSH giảm gia tăng tái hợp phân biên diện nhiều tâm tái hợp phân tích download by : skknchat@gmail.com 71 Từ kết phân tích kết luận: i) Các kết đạt bước đầu cho thấy phương pháp mô SCAPS-1D xem cơng cụ hỗ trợ hữu hiệu cho nghiên cứu chế tạo pin mặt trời màng mỏng góp phần giảm giá thành sản phẩm; ii) Việc sử dụng lớp cửa sổ ZnO cấu trúc nano pin mặt trời glass/ITO/ZnO:In/In2S3/CIAS/Ag cho phép tăng gấp đôi khả hấp thụ ánh sáng, với mật độ dịng điện ngắn mạch hiệu suất chuyển đổi quang điện pin tăng đáng kể so với pin mặt trời cấu trúc phẳng; iii) PMT cấu trúc nano có điện áp hở mạch thấp PMT cấu trúc phẳng nên cần tiếp tục nghiên cứu sâu lý thuyết thực nghiệm để cải thiện Kết hồn tồn so sánh với cấu trúc pin mặt trời khác chế tạo phương pháp SPD công bố thời gian gần trình bày Bảng 3.10 Bảng 3.10 Thống kê số kết nghiên cứu pin mặt trời CuInS2 Cu(In,Al)S2 chế tạo phương pháp SPD thời gian gần Thông số Cấu trúc Năm TL FF  Phương cơng trích (mV) (mA/cm2) (%) (%) pháp bố dẫn 425 14,02 28,7 1,71 2012 [37] ZnO/In2S3/CuInS2/Me 497 6,4 62 2,0 Thực ZnO(rod)/In2S3/CuInS2/Me 430 12,2 58 3,0 nghiệm 2013 [27] 425 8,70 49,50 1,84 2014 [1] 415 15,20 31,10 2,17 2016 [5] VOC Glass/ZnO/CdS/CuInS2/ Cu(In,Al)S2/Ag JSC Glass/ITO/ZnO(rod)/CdS/ CuInS2/Ag Glass/ITO/ZnO/CdS/ CuInS2/Ag Thực nghiệm Thực nghiệm Thực nghiệm download by : skknchat@gmail.com 72 390 24,65 26,27 2,52 Glass/ITO/nano ZnO/ In2S3/Cu(In,Al)S2/Ag 391 24,25 26,15 2,48 Mô Thực 2019 Luận văn nghiệm KẾT LUẬN CHƯƠNG Trong chương này, giải vấn đề sau đây: - Lựa chọn cấu trúc pin mặt trời màng mỏng cấu trúc đảo glass/ITO/nano-ZnO/In2S3/Cu(In,Al)S2/Ag để khảo sát chương trình mơ SCAPS-1D - Khảo sát ảnh hưởng thông số chiều dày, nồng độ pha tạp lớp chức năng, độ rộng vùng cấm Eg lớp cửa sổ nano ZnO đến thông số quang điện pin mặt trời màng mỏng cấu trúc đảo glass/ITO/nanoZnO/In2S3/Cu(In,Al)S2/Ag mô SCAPS-1D nhằm xác định giá trị tối ưu cho thực nghiệm - Chế tạo thử nghiệm thành công pin mặt trời màng mỏng cấu trúc đảo glass/ITO/nano-ZnO/In2S3/CIAS/Ag phương pháp FSPD (Phịng Thí nghiệm Phân tích Đo lường vật lý - ĐHBK Hà Nội hỗ trợ thực nghiệm này) - Đánh giá hiệu PMT cấu trúc nano PMT cấu trúc phẳng download by : skknchat@gmail.com 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ nghiên cứu Luận văn, đạt số kết sau: 1) Đã thu thập thông số mô pin mặt trời màng mỏng cấu trúc đảo glass/ITO/nano-ZnO/In2S3/Cu(In,Al)S2/Ag 2) Khảo sát ảnh hưởng thông số chiều dày, nồng độ pha tạp lớp chức năng, độ rộng vùng cấm Eg lớp cửa sổ nano ZnO đến thông số quang điện pin mặt trời màng mỏng cấu trúc đảo glass/ITO/nanoZnO/In2S3/Cu(In,Al)S2/Ag mô SCAPS-1D xác định giá trị tối ưu hỗ trợ cho thực nghiệm Thu nhận thơng số cơng nghệ tối ưu nhất: • Lớp cửa sổ ZnO: ZnO = 400 nm, Eg = 3,36 eV, ND = 5.1015 cm-3 • Lớp đệm In2S3: In2S3 = 150 nm, Eg = 2,45 eV, ND = 2.1016 cm-3 • Lớp hấp thụ CIAS: CIAS = 1200 nm, Eg = 1,45 eV, NA = 5,5.1015 cm-3 3) Đã chế tạo thử nghiệm thành công pin mặt trời màng mỏng cấu trúc đảo glass/ITO/nano-ZnO/In2S3/CIAS/Ag phương pháp FSPD (Phòng Thí nghiệm Phân tích Đo lường Vật lý - ĐHBK Hà Nội hỗ trợ thực nghiệm này) sở sử dụng thông số công nghệ nhận từ mô Pin mặt trời chế tạo thử nghiệm đạt hiệu suất tốt 2,48% 4) Hiệu suất chuyển đổi quang điện mật độ dòng ngắn mạch pin mặt trời CIAS cải thiện rõ rệt sử dụng lớp cửa sổ ZnO cấu trúc nano so với PMT sử dụng cấu trúc màng ZnO Các kết đạt bước đầu cho thấy tiềm việc sử dụng lớp cửa sổ ZnO cấu trúc nano cho pin mặt trời màng mỏng CIAS có mật độ dòng điện cao Cần tiếp tục nghiên cứu mơ thực nghiệm sâu để hồn thiện công nghệ chế tạo pin mặt trời cấu trúc nano có hiệu suất cao giá thành chấp nhận download by : skknchat@gmail.com 74 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Lưu Thị Lan Anh (2014), “Nghiên cứu ảnh hưởng lớp chức nano ZnO đến hoạt động pin mặt trời màng mỏng Glass/ TCO/ nano-ZnO/ CdS/ CuInS2/ Me lắng động phương pháp USPDILGAR”, Luận văn tiến sĩ - Vật lý kỹ thuật [2] Mai Thành Lợi (2017), “Mô tối ưu hóa pin mặt trời màng mỏng đa lớp sử dụng lớp hấp thụ Cu(In,Al)S2”, Luận văn thạc sĩ Vật lý chất rắn [3] Nguyễn Phước Hiệp (2009), “Nghiên cứu chế tạo PMT DSSC polymer sử dụng chất điện ly gel”, Luận văn thạc sĩ - Vật lý kỹ thuật [4] Nguyễn Văn Tuyên (2012), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ZnO, TiO2 dùng cho pin mặt trời sử dụng chất nhạy màu”, Luận văn thạc sĩ - Vật lý chất rắn [5] Phạm Phi Hùng (2016), “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phun phủ nhiệt phân quay đầu phun hỗ trợ siêu âm chế tạo phần tử pin mặt trời họ Cux(In,Zn,Sn)Sy”, Luận văn tiến sĩ - Vật lý kỹ thuật [6] Trần Thanh Thái (2012), “Nghiên cứu vật lý công nghệ PMT màng mỏng cấu trúc đảo Glass/ZnO:In/CdS/CuInS2/Metal chế tạo phương pháp phun phủ nhiệt phân toàn phần (FSPD)”, Luận văn tiến sĩ - Vật lý kỹ thuật Tài liệu Tiếng Anh [7] A Goossens, J Hofhuis (2008), “Spray-deposited CuInS2 solar cells, Nanotechnol”, Vol 19, pp 424018 [8] Ao Wang, Yimin Xuan (2018) “A detailed study on loss processes in solar cells”, Solar enegy, Vol 144, pp 490-500 download by : skknchat@gmail.com 75 [9] C Grasso, M Burgelman (2004), “Theoretical study on the effect of an intermediate layer in CIS-based ETA-solar cells”, Thin Solid Films, Vol 451–452, pp 156-159 [10] C Levy-Clement (2006), “Nanostructured ETA-Solar Cells”, Nanostructured Materials for Solar Energy Conversion", pp 447-484 [11] C Yao, B Wei, L Meng, H Li, Q Gong, H Sun, H Ma, and X Hu (2012), “Controllable electrochemical synthesis and photovoltaic performance of ZnO / CdS core – shell nanorod arrays on fluorinedoped tin oxide”, J Power Sources, Vol 207, pp 222–228 [12] Chin Boon Ong, Law Yong Ng, Abdul Wahab Mohammad (2018), “A review of ZnO nanoparticles as solar photocatalysts: Synthesis, mechanisms and application”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol 81, pp 536–551 [13] Dr Malle Krunks (2014), Properties of ZnO-nanorod/In2S3/CuInS2 Solar Cell and the Constituent Layers Deposited by Chemical Spray Method [14] Farhana Anwar, Sajia Afrin, Sakin Sarwar Satter, Rafee Mahbub, Saeed Mahmud Ullah (2016), “Simulation and Performance Study of Nanowire CdS/CdTe Solar Cell”, International Journal of Renewable Energy Research, Vol 7, No [15] G Sissoko and S Mbodji, “A Method to Determine the Solar Cell Resistances from Single I-V Characteristic Curve Considering the Junction Recombination Velocity (Sf)”, Int J Pure Appl Sci Technol., Vol 6, No 2, pp 103–114, 2011 [16] Goodman, C H., Douglas, L.R W (1954), “New semiconducting compounds of diamond type structure”, Physic A, Vol 20, pp 11071109 download by : skknchat@gmail.com 76 [17] Guanying Chen, Zhijun Ning, Hans Ågren (2016), “Nanostructured Solar Cells”, Nanomaterials, Vol 6, No 8, pp 145 [18] H.W Deckman, C.R Wronski, H Witzke and E Yablonovitch (1983), Appl Phys Lett., Vol 42, pp 968–970 [19] I Kaiser, K Ernst, C.H Fischer, R Könenkamp, C Rost, I Sieber, M.C Lux- Steiner (2001), “The eta-solar cell with CuInS2: A photovoltaic cell concept using an extremely thin absorber (eta)”, Sol Energy Mater Sol Cells, Vol 67, pp 89-96 [20] I Mora-Sero, S Gimenez, F Fabregat-Santiago, E Azaceta, R TenaZaera, J Bisquert (2011), “Modeling and characterization of extremely thin absorber (eta) solar cells based on ZnO nanowires”, Phys Chem Chem Phys., Vol 13, pp 7162-7169 [21] Jaffe, J E., and Zunger, A (1983), “Electronic structure of the ternary chalcopyrite semiconductors CuAlS2, CuGaS2, CuInS2, CuAlSe2, CuGaSe2 and CuInSe2”, Phys Rev B Vol 28, pp 58225847 [22] Jebbari, N., Ouertani, B., Ramonda, M., Guasch, C., Turki, N K., Bennaceur, R (2010), “Structural and morphological studies of CuIn1-xAlxS2 deposited by spray on various substrates”, Energy Procedia, Vol 2, pp 79-89 [23] John, T T., Mathew, M., Kartha, Vijayakumara, C S., K.P., Abeb, T., Kashiwaba, Y (2005), “CuInS2/In2S3 thin film solar cell using spray pyrolysis technique having 9.5% efficiency”, Sol Energy Mater Sol Cells, Vol 89, pp 27-36 [24] K L Chopra, P D Paulson, V Dutta (2004), “Thin-film solar cells: An Overview”, Prog Photovolt: Res Appl., Vol 12, pp 69-92 download by : skknchat@gmail.com 77 [25] K Taretto, U Rau (2004), “Modeling extremely thin absorber solar cells for optimized design”, Prog Photovolt: Res Appl., Vol 12, pp 573-591 [26] K Taretto, U Rau (2005), “Influence of built-in voltage in optimized extremely thin absorber solar cells”, Thin Solid Films, Vol 480–481, pp 447-451 [27] Kärber, E., Abass, A., Khelifi, S., Burgelman, M., Katerski, A., & Krunks, M (2013), “Electrical characterization of all-layers-sprayed solar cell based on ZnO nanorods and extremely thin CIS absorber”, Solar Energy, Vol 91, pp 48–58 [28] M Ã Krunks, A Katerski, T Dedova, I O Acik, and A Mere (2008), “Nanostructured solar cell based on spray pyrolysis deposited ZnO nanorod array”, Sol Energy Mater Sol Cells, Vol 92, pp 1016–1019 [29] M Burgelman, P Nollet, S Degrave (2000), “Modelling polycrystalline semiconductor solar cells” [30] M Krunks, E Kärber, A Katerski, K.Otto, I.Oja Acik, T Dedova, A Mere (2010), "Extremely thin absorber layer solar cells on zinc oxide nanorods by chemical spray", Sol Energy Mater Sol Cells, Vol 94, pp 1191-1195 [31] Marc Burgelman, Koen Decock, Alex Niemegeers, Johan Verschraegen, Stefaan Degrave (2016), “SCAPS manual” [32] Markvart, T., and Castañer L (2003) “Practical handbook of photovoltaics: Fundamentals and applications”, Elsevier [33] N Jebbari, B Ouertani, M.Ramonda, C Guasch, N K Turki, R Bennaceur (2010), "Structural and morphological studies of CuIn1xAlxS2 deposited by spray on various substrates", Energy Procedia, download by : skknchat@gmail.com 78 Vol 2, pp 79-89 [34] Paetel, S (2016), “Roadmap CIGS towards 25 % Efficiency”, Zent Für Sonnenenergie-und Wasserstoff-forsch, Baden-württemb [35] Rasika Ganvir (2016), “Modelling of the nanowire CdS/CdTe device design for enhanced quantum efficiency in window absorber type solar cells”, Theses and Dissertations Electrical and Computer Engineering, Vol 83 [36] S.M Sze, K K N (2007), “Physics of semiconductor devices” [37] Tran Thanh Thai, Nguyen Duc Hieu, Luu Thi Lan Anh, Pham Phi Hung, Vu Thi Bich and Vo Thach Son (2012), “Fabrication and characteristics of full sprayed ZnO/CdS/CuInS2 solar cells”, Journal of the Korean Physical Society, Vol 61 No 1494-1499 [38] V Avrutin, N Izyumskaya, H Morkoc (2011), “Semiconductor solar cells: Recent progress in terrestrial applications”, Superlattices and Microstructures, Vol 49, pp 337-364 [39] http://nangluongvietnam.vn/ [40] http://vanban.chinhphu.vn/ [41] http://www.nrel.gov.in/ [42] https://www.vdb.gov.vn/ [43] https://www.wikipedia.org/ download by : skknchat@gmail.com ... phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Pin mặt trời màng mỏng sở lớp hấp thụ mỏng Cu(In,Al)S2 sử dụng lớp cửa sổ ZnO cấu trúc nano - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu mô pin mặt trời màng mỏng. .. nghiệm pin mặt trời CIAS sử dụng lớp cửa sổ ZnO cấu trúc nano 63 download by : skknchat@gmail.com 3.4.2 So sánh pin mặt trời CIAS sử dụng lớp cửa sổ ZnO màng mỏng ZnO cấu trúc nano. .. hàng trăm nanomet Chính vậy, chúng tơi chọn đề tài Luận văn ? ?Nghiên cứu mơ hình hóa tính chất điện pin mặt trời màng mỏng sử dụng lớp cửa sổ ZnO cấu trúc nano? ?? Tổng quan tình hình nghiên cứu đề