(Luận văn) địa danh văn hóa và du lịch tỉnh bình định

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 lu an n va Quy Nhơn, ngày … tháng … năm 2019 gh tn to p ie Nguyễn Thị Thúy d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 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 Tôi 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 suốt q trình thực luận văn lu an Tơi xin trân trọng cảm ơn GS M Burgelman cộng thuộc n va Trường Đại học Gent (Sweden) hỗ trợ phần mềm SCAPS-1D tài tn to liệu liên quan ie gh Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh đạo Phịng Thí nghiệm Phân tích p Đo lường Vật lý, TS Lưu Thị Lan Anh (ĐHBK Hà Nội) trợ giúp thực oa nl w nghiệm d Mặc dù có nhiều cố gắng song luận văn tránh khỏi lu an hạn chế thiếu sót Kính mong Q thầy cô giáo, nhà nghiên u nf va cứu quan tâm đến đề tài tiếp tục góp ý để tác giả hoàn thiện ll hướng nghiên cứu m oi Một lần tơi xin chân thành cảm ơn! z at nh Quy Nhơn, ngày … tháng … năm 2019 z gm @ m co l Nguyễn Thị Thúy an Lu n va ac th si 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 lu MỞ ĐẦU an n va Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu luận văn gh tn to Tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài p ie Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu oa nl w Chương TỔNG QUAN VỀ PIN MẶT TRỜI d 1.1 Năng lượng mặt trời lu an 1.2 Các hệ pin mặt trời u nf va 1.3 Cơ sở vật lý pin mặt trời 10 ll 1.3.1 Hiệu ứng quang điện 10 m oi 1.3.2 Nguyên lý hoạt động pin mặt trời 12 z at nh 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 z gm @ 1.4.2 Lớp hấp thụ Cu(In,Al)S2 14 1.4.3 Lớp cửa sổ ZnO 15 l m co 1.4.4 Lớp đệm In2S3 20 1.4.5 Điện cực ITO 22 an Lu 1.5 Pin mặt trời sử dụng lớp hấp thụ cực mỏng (ETA) 22 n va ac th si 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 Mô hình chiều pin mặt trời 32 lu 2.2.2 Đặc trưng J-V pin mặt trời 33 an 2.2.3 Các đặc tính khơng lý tưởng mơ hình 34 va n 2.2.4 Các thông số quang điện đánh giá hoạt động pin mặt trời 36 gh tn to 2.2.5 Hiệu suất lượng tử 38 p ie 2.2.6 Tổn hao pin mặt trời 39 2.3 Mơ hình tốn học mơ hình vật lý pin mặt trời 41 oa nl w 2.3.1 Mơ hình tốn học 41 2.3.2 Mơ hình vật lý 43 d an lu Chương MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG CÁC THƠNG SỐ HOẠT u nf va ĐỘNG CỦA PIN MẶT TRỜI Cu(In,Al)S2 46 3.1 Lựa chọn cấu trúc 46 ll oi m 3.2 Các thông số đầu vào cho mô SCAPS 47 z at nh 3.3 Mô hoạt động pin mặt trời 50 3.3.1 Ảnh hưởng chiều dày lớp chức 50 z 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp lớp chức 58 @ l gm 3.4 Đánh giá hiệu pin mặt trời CIAS sử dụng lớp cửa sổ nano ZnO 63 m co 3.4.1 Chế tạo thử nghiệm pin mặt trời CIAS sử dụng lớp cửa sổ ZnO cấu trúc nano 63 an Lu n va ac th si 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) lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 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 Hole mobility Độ linh động lỗ trống lu  an n va ie gh tn to p p nl w p µn Electron mobility A Quality factor AC Solar cell surface area Tiết diện bắt giữ lỗ trống d oa Capture cross section holes lu va an Độ linh động điện tử ll u nf Hệ số phẩm chất m oi z at nh Dn Diện tích bề mặt pin mặt trời Diffusion coefficient for Hệ số khuếch tán điện tử z electrons gm @ Diffusion coefficient for holes Hệ số khuếch tán lỗ trống E Incoming radiation intensity Cường độ xạ tới m co l Dp an Lu n va ac th si 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 Fill factor Hệ số lấp đầy Generation rate Tốc độ phát sinh e lu an n va gh tn to p ie FF oa nl w G Mật độ dòng Current density JL Photo-generated current density d J sinh ll u nf va an lu Mật độ dịng quang điện phát m Mật độ dịng cơng suất cực Current density at maximum oi power output z at nh Jmax đại z Mật độ dòng cực đại Maximum current Jn Mobility of electrons Mật độ dòng điện tử Jp Mobility holes Mật độ dòng lỗ trống m co l gm @ JMP an Lu n va ac th si 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 Interface-defects concentration Nồng độ khuyết tật bề mặt Bulk-defects concentration Nồng độ khuyết tật khối lu JS an va n neq gh tn to NS p ie Nt oa nl w Hole Lỗ trống Pin Input power Pmax maximum power RS Serial resistance RSH Shunt resistance d p lu u nf va an Công suất đầu vào Công suất cực đại ll m oi Điện trở nối tiếp z at nh Điện trở ngắn mạch z T Transmitance @ Un Net recombination Tốc độ tái tổ hợp Up Generation rate Tốc độ phát sinh m co l gm Độ truyền qua an Lu n va ac th si V Voltage Điện áp Vbi Built-in voltage Điện áp tiếp xúc ngồi Voltage at maximum power Vmax Điện áp cơng suất cực đại output Maximum voltage Điện áp cực đại VOC Open circuit voltage Điện áp hở mạch vth,n Thermal velocity of electrons lu VMP an Vận tốc chuyển động nhiệt n va điện tử gh tn to vth,p Vận tốc chuyển động nhiệt Thermal velocity of holes p ie lỗ trống Absorber layer thickness Chiều dày lớp hấp thụ Năng lượng gián đoạn vùng dẫn Conduction band discontinuity d ΔEC oa nl w W an lu Electric field Trường điện λ Wavelength λex Excitation wavelength ρ Charge density u nf va ε ll Bước sóng oi m z at nh Bước sóng kích thích z Mật độ điện tích m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên tiếng Anh AM1.5 Tên tiếng Việt Ánh sáng điều kiện tiêu Air Mass 1.5 chuẩn Pin = 100 mW/cm2 Copper Indium Alumium CIAS Cu(In,Al)S2 Sulfide CIS Copper Indium Sulfide CuInS2 lu an Chemical Vapour Lắng đọng hoá học pha Deposition n va CVD DC p ie gh tn to DAP Cặp donor – aceptor Direct Current Dòng chiều Dip-Coating Nhúng phủ d oa nl w DpC Donor-Acceptor pair External Quantum lu Hiệu suất lượng tử bên an EQE u nf va Efficiency Lắng đọng tĩnh điện Electro Static Deposition ETA Extremely Thin Absorber ll ESD oi m z at nh Lớp hấp thụ có chiều dày mỏng z Hiển vi điện tử quét phát xạ gm Electron Microscope trường Full Spray Pyrolysis Phun phủ nhiệt phân toàn m co l FSPD Field Emission Scanning @ FESEM an Lu n va ac th si 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 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z @ gm Hình 3.12 Sơ đồ lắng đọng lớp chức cấu trúc PMT l glass/ITO/nanoZnO/In2S3/CIAS/Ag [37] m co Hình 3.13 thể đặc trưng J-V sáng mẫu Từ đặc trưng JSC = 24,25 mA/cm2, FF = 26,15 %  = 2,48 % an Lu thông số quang điện pin chế tạo thử nghiệm xác định: VOC = 391 mV, n va ac th si 65 10 AM1.5 J (mA/cm ) -10 VOC = 391 mV -20 JSC = 24,25 mA/cm FF = 26,15%  = 2,48% lu -30 an 0.2 n va 0.0 0.4 0.6 Hình 3.13 Đặc trưng J-V sáng pin mặt trời chế tạo thử nghiệm CEL-TN_01 ie gh tn to V (V) p 3.4.2 So sánh pin mặt trời CIAS sử dụng lớp cửa sổ ZnO màng mỏng nl w ZnO cấu trúc nano d oa Để đánh giá hiệu pin mặt trời màng mỏng pin mặt trời cấu an lu trúc nano Chúng khảo sát đặc trưng J-V pin mặt trời sau: ll u nf mẫu CEL-TK_01) va 1) PMT cấu trúc phẳng: glass/ZnO/CdS/CIS/CIAS/Ag [37] (ký hiệu oi m 2) PMT cấu trúc nano: glass/nano-ZnO/In2S3/CIAS/Ag [Luận văn thực z at nh hiện] (ký hiệu mẫu CEL-TN_01) Hình 3.14 biểu diễn đặc trưng J-V PMT cấu trúc nano CEL-TN_01 z đường (a) PMT cấu trúc phẳng CEL-TK_01 đường (b) m co l gm @ an Lu n va ac th si 66 10 J (mA/cm ) (b) -10 (a) -20 (a) CEL-TN_01 (b) CEL-TK_01 -30 lu 0.0 0.2 0.4 0.6 an V (V) va n Hình 3.14 Đặc trưng J-V mẫu thử nghiệm CEL-TN_01 PMT CEL-TK_01 to tn Để hiểu rõ chất trình vật lý xảy bên mẫu ie gh thử nghiệm CEL-TN_01 mẫu so sánh CEL-TK_01, sử dụng p phương pháp mô SCAPS-1D để khảo sát Hình 3.15 kết làm nl w khớp đặc trưng J-V mẫu CEL-TN_01 mẫu CEL-TK_01 mô d oa SCAPS-1D u nf va an lu 10 ll -10 z at nh J (mA/cm2) oi m -5 -15 CEL-TN_01 CEL-TK_01 Lam khop CEL-TN_01 Lam khop CEL-TK_01 z -20 @ -30 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 m co V (V) l gm -25 mẫu CEL-TK_01 an Lu Hình 3.15 Kết làm khớp đặc trưng J-V mẫu CEL-TN_01 n va ac th si 67 Từ kết mơ 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 lu 80 an 70 n EQE (%) va 60 gh tn to 50 40 p ie 30 20 d oa nl w 10 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 an lu h (eV) u nf va Hình 3.16 Phổ hiệu suất lượng tử bên ngồi (EQE) mẫu CEL-TN_01 mẫu CEL-TK_01 nhận từ mơ SCAPS-1D ll oi m Có thể thấy Hình 3.16, PMT cấu trúc phẳng CEL-TK_01 có phổ z at nh 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% z mức lượng 1,9 eV Hơn nữa, EQEmax PMT cấu trúc nano lớn @ gm gấp đôi EQEmax PMT sử dụng cấu trúc phẳng Điều khả m co l 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 an Lu [13] Do đó, kết luận sơ gia tăng đường quang học n va ac th si 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 60 an T (%) lu 40 n va (a) - ZnO phang (b) - ZnO cau truc nano gh tn to 20 p ie 300 400 500 600 700 800 900 nl w  (nm) d oa Hình 3.17 Phổ truyền qua lớp cửa sổ ZnO: (a) ZnO phẳng, an lu (b) ZnO cấu trúc nano va Đối với màng ZnO phẳng phổ truyền qua có vân giao thoa u nf bước sóng lớn 500 nm (xem hình 3.17a), điều chứng tỏ ánh sáng bị ll phản xạ bề mặt màng gây nên tượng giao thoa, màng oi m z at nh ZnO cấu trúc nano khơng có tượng độ truyền qua thấp Điều lý giải ánh sáng bị hấp thụ hay bị phản xạ nhiều z lần (tán xạ) nano ZnO, tượng màng ZnO cấu trúc @ gm nano giống “bẫy ánh sáng” phân tích chương l Mặt khác, theo M Krunks [13], giá trị độ rộng vùng cấm quang lớp hấp m co thụ xác định từ đồ thị quan hệ (E.EQE)2 với E  Eg, E an Lu lượng photon E = h Dựa vào phương pháp xác định n va ac th si 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 lu pin [27] Trong đó, mẫu CEL-TK_01 có độ rộng vùng cấm lớp hấp an thụ 1,46 eV phù hợp với pha tetragonal CuInS2 n va tn to (a) (a) CEL-TN_01 (b) CEL-TK_01 oa nl w (h x EQE) (arb units) p ie gh (a) PMT cau truc nano (b) PMT cau truc phang d ll u nf va an lu (b) Eg 1.5 oi m 1.0 2.0 2.5 3.0 3.5 z at nh h (eV) z Hình 3.18 Đồ thị quan hệ (h.EQE)2 với h mẫu CEL-TN_01 @ CEL-TK_01 l gm b) Phân tích đặc trưng J-V sáng m co Từ kết đo J-V mẫu thực nghiệm PMT cấu trúc nano CEL- an Lu TN_01 PMT cấu trúc phẳng CEL-TK_01 sử dụng để so sánh, xác định thông số quang điện Bảng 3.9 n va ac th si 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 Ký Thông số Đơn vị hiệu Thực nghiệm Tham khảo [37] CEL-TN_01 CEL-TK_01 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 RS  1,2 2,5 RSH  88 104 lu Điện áp hở mạch an va n Độ rộng vùng cấm lớp hấp gh tn to thụ p ie Điện trở nối tiếp nl w Điện trở song song d oa Từ Bảng 3.9 nhận xét, PMT cấu trúc nano có mật độ dịng ngắn an lu mạch hiệu suất chuyển đổi cao đáng kể (Jsc tăng từ 14,2 mA/cm2 lên va đến 24,25 mA/cm2  tăng từ 1,71% lên đến 2,48%), điện áp hở ll u nf mạch thấp (VOC giảm từ từ 425 mV xuống cịn 391 mV) Chúng tơi cho oi m mật độ dòng ngắn mạch cao mẫu CEL-TN_01 điện trở z at nh 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 z hấp thụ dẫn đến làm phát sinh hạt tải nhiều tiếp xúc p-n; kết kéo @ l gm 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 m co phân biên diện nhiều tâm tái hợp phân tích an Lu n va ac th si 71 Từ kết phân tích kết luận: i) Các kết đạt bước đầu cho thấy phương pháp mơ SCAPS-1D xem công 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 dòng điện ngắn mạch hiệu suất chuyển đổi quang điện pin tăng đáng kể so với pin mặt trời cấu trúc phẳng; iii) lu PMT cấu trúc nano có điện áp hở mạch thấp PMT cấu trúc phẳng nên an cần tiếp tục nghiên cứu sâu lý thuyết thực nghiệm để cải thiện va n Kết hồn tồn so sánh với cấu trúc pin mặt trời gh tn to khác chế tạo phương pháp SPD công bố thời gian gần p ie trình bày Bảng 3.10 Bảng 3.10 Thống kê số kết nghiên cứu pin mặt trời CuInS2 oa nl w Cu(In,Al)S2 chế tạo phương pháp SPD thời gian gần Thông số d VOC JSC va an lu Cấu trúc  Phương cơng trích (%) (%) pháp bố dẫn 14,02 28,7 1,71 2012 [37] 2013 [27] 2014 [1] 2016 [5] oi m Cu(In,Al)S2/Ag 425 Thực nghiệm z at nh 6,4 62 2,0 Thực 430 12,2 58 3,0 nghiệm 425 8,70 49,50 415 15,20 31,10 ZnO/In2S3/CuInS2/Me 497 ZnO(rod)/In2S3/CuInS2/Me TL FF ll Glass/ZnO/CdS/CuInS2/ u nf (mV) (mA/cm2) Năm z CuInS2/Ag nghiệm 2,17 Thực m co Glass/ITO/ZnO/CdS/ Thực l CuInS2/Ag 1,84 gm @ Glass/ITO/ZnO(rod)/CdS/ nghiệm an Lu n va ac th si 72 390 24,65 26,27 Mô 2,52 Glass/ITO/nano ZnO/ Thực In2S3/Cu(In,Al)S2/Ag 391 24,25 26,15 2,48 Luận 2019 văn nghiệm KẾT LUẬN CHƯƠNG Trong chương này, giải vấn đề sau đây: lu an - Lựa chọn cấu trúc pin mặt trời màng mỏng cấu trúc đảo n va glass/ITO/nano-ZnO/In2S3/Cu(In,Al)S2/Ag để khảo sát chương trình mơ tn to SCAPS-1D gh - Khảo sát ảnh hưởng thông số chiều dày, nồng độ pha tạp p ie lớp chức năng, độ rộng vùng cấm Eg lớp cửa sổ nano ZnO đến thông số w quang điện pin mặt trời màng mỏng cấu trúc đảo glass/ITO/nano- oa nl ZnO/In2S3/Cu(In,Al)S2/Ag mô SCAPS-1D nhằm xác định giá trị d tối ưu cho thực nghiệm lu va an - Chế tạo thử nghiệm thành công pin mặt trời màng mỏng cấu trúc đảo u nf glass/ITO/nano-ZnO/In2S3/CIAS/Ag phương pháp FSPD (Phịng Thí ll nghiệm Phân tích Đo lường vật lý - ĐHBK Hà Nội hỗ trợ thực nghiệm oi m này) z at nh - Đánh giá hiệu PMT cấu trúc nano PMT cấu trúc phẳng z m co l gm @ an Lu n va ac th si 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 lu an hỗ trợ cho thực nghiệm Thu nhận thơng số cơng nghệ tối ưu nhất: n va • Lớp cửa sổ ZnO: ZnO = 400 nm, Eg = 3,36 eV, ND = 5.1015 cm-3 • Lớp hấp thụ CIAS: CIAS = 1200 nm, Eg = 1,45 eV, NA = 5,5.1015 cm-3 ie gh tn to • Lớp đệm In2S3: In2S3 = 150 nm, Eg = 2,45 eV, ND = 2.1016 cm-3 p 3) Đã chế tạo thử nghiệm thành công pin mặt trời màng mỏng cấu trúc nl w đảo glass/ITO/nano-ZnO/In2S3/CIAS/Ag phương pháp FSPD (Phòng d oa Thí nghiệm Phân tích Đo lường Vật lý - ĐHBK Hà Nội hỗ trợ thực nghiệm an lu này) sở sử dụng thông số công nghệ nhận từ mô Pin va mặt trời chế tạo thử nghiệm đạt hiệu suất tốt 2,48% ll u nf 4) Hiệu suất chuyển đổi quang điện mật độ dòng ngắn mạch pin oi m mặt trời CIAS cải thiện rõ rệt sử dụng lớp cửa sổ ZnO cấu trúc z at nh nano so với PMT sử dụng cấu trúc màng ZnO Các kết đạt bước đầu cho thấy tiềm z việc sử dụng lớp cửa sổ ZnO cấu trúc nano cho pin mặt trời màng @ gm mỏng CIAS có mật độ dịng điện cao Cần tiếp tục nghiên cứu mô m co l thực nghiệm sâu để hoàn thiện công nghệ chế tạo pin mặt trời cấu trúc nano có hiệu suất cao giá thành chấp nhận an Lu n va ac th si 74 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Lưu Thị Lan Anh (2014), “Nghiên cứu ảnh hưởng lớp chức [1] 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 Mai Thành Lợi (2017), “Mô tối ưu hóa pin mặt trời màng [2] mỏng đa lớp sử dụng lớp hấp thụ Cu(In,Al)S2”, Luận văn thạc sĩ - lu Vật lý chất rắn an Nguyễn Phước Hiệp (2009), “Nghiên cứu chế tạo PMT DSSC va [3] n polymer sử dụng chất điện ly gel”, Luận văn thạc sĩ - Vật lý kỹ thuật TiO2 dùng cho pin mặt trời sử dụng chất nhạy màu”, Luận văn thạc sĩ tn Nguyễn Văn Tuyên (2012), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ZnO, gh to [4] p ie - Vật lý chất rắn Phạm Phi Hùng (2016), “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phun oa nl w [5] d phủ nhiệt phân quay đầu phun hỗ trợ siêu âm chế tạo phần tử an lu pin mặt trời họ Cux(In,Zn,Sn)Sy”, Luận văn tiến sĩ - Vật lý kỹ thuật Trần Thanh Thái (2012), “Nghiên cứu vật lý công nghệ PMT u nf va [6] ll màng mỏng cấu trúc đảo Glass/ZnO:In/CdS/CuInS2/Metal chế tạo m oi phương pháp phun phủ nhiệt phân toàn phần (FSPD)”, Luận z at nh văn tiến sĩ - Vật lý kỹ thuật Tài liệu Tiếng Anh z A Goossens, J Hofhuis (2008), “Spray-deposited CuInS2 solar cells, Ao Wang, Yimin Xuan (2018) “A detailed study on loss processes in m co [8] l Nanotechnol”, Vol 19, pp 424018 gm @ [7] an Lu solar cells”, Solar enegy, Vol 144, pp 490-500 n va ac th si 75 C Grasso, M Burgelman (2004), “Theoretical study on the effect of [9] an intermediate layer in CIS-based ETA-solar cells”, Thin Solid Films, Vol 451–452, pp 156-159 C Levy-Clement (2006), “Nanostructured ETA-Solar Cells”, [10] 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 fluorine- lu doped tin oxide”, J Power Sources, Vol 207, pp 222–228 an [12] Chin Boon Ong, Law Yong Ng, Abdul Wahab Mohammad (2018), va n “A review of ZnO nanoparticles as solar photocatalysts: Synthesis, to gh tn mechanisms and application”, Renewable and Sustainable Energy p ie Reviews, Vol 81, pp 536–551 Dr Malle Krunks (2014), Properties of ZnO-nanorod/In2S3/CuInS2 [13] oa nl w Solar Cell and the Constituent Layers Deposited by Chemical Spray Method d Farhana Anwar, Sajia Afrin, Sakin Sarwar Satter, Rafee Mahbub, an lu [14] u nf va Saeed Mahmud Ullah (2016), “Simulation and Performance Study of Nanowire CdS/CdTe Solar Cell”, International Journal of Renewable ll oi m Energy Research, Vol 7, No G Sissoko and S Mbodji, “A Method to Determine the Solar Cell z at nh [15] Resistances from Single I-V Characteristic Curve Considering the z gm @ Junction Recombination Velocity (Sf)”, Int J Pure Appl Sci Technol., Vol 6, No 2, pp 103–114, 2011 l Goodman, C H., Douglas, L.R W (1954), “New semiconducting m co [16] compounds of diamond type structure”, Physic A, Vol 20, pp 1107- an Lu 1109 n va ac th si 76 Guanying Chen, Zhijun Ning, Hans Ågren (2016), “Nanostructured [17] 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 lu [20] I Mora-Sero, S Gimenez, F Fabregat-Santiago, E Azaceta, R Tena- an Zaera, J Bisquert (2011), “Modeling and characterization of va n extremely thin absorber (eta) solar cells based on ZnO nanowires”, to gh tn Phys Chem Chem Phys., Vol 13, pp 7162-7169 Jaffe, J E., and Zunger, A (1983), “Electronic structure of the p ie [21] ternary chalcopyrite semiconductors CuAlS2, CuGaS2, CuInS2, oa nl w CuAlSe2, CuGaSe2 and CuInSe2”, Phys Rev B Vol 28, pp 58225847 d Jebbari, N., Ouertani, B., Ramonda, M., Guasch, C., Turki, N K., an lu [22] u nf va Bennaceur, R (2010), “Structural and morphological studies of CuIn1-xAlxS2 deposited by spray on various substrates”, Energy ll oi m Procedia, Vol 2, pp 79-89 John, T T., Mathew, M., Kartha, Vijayakumara, C S., K.P., Abeb, z at nh [23] T., Kashiwaba, Y (2005), “CuInS2/In2S3 thin film solar cell using z spray pyrolysis technique having 9.5% efficiency”, Sol Energy l K L Chopra, P D Paulson, V Dutta (2004), “Thin-film solar cells: m co [24] gm @ Mater Sol Cells, Vol 89, pp 27-36 An Overview”, Prog Photovolt: Res Appl., Vol 12, pp 69-92 an Lu n va ac th si 77 K Taretto, U Rau (2004), “Modeling extremely thin absorber solar [25] cells for optimized design”, Prog Photovolt: Res Appl., Vol 12, pp 573-591 K Taretto, U Rau (2005), “Influence of built-in voltage in optimized [26] 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 lu solar cell based on ZnO nanorods and extremely thin CIS absorber”, an Solar Energy, Vol 91, pp 48–58 va n [28] M Ã Krunks, A Katerski, T Dedova, I O Acik, and A Mere to gh tn (2008), “Nanostructured solar cell based on spray pyrolysis p ie deposited ZnO nanorod array”, Sol Energy Mater Sol Cells, Vol “Modelling M Burgelman, P Nollet, S Degrave (2000), nl w [29] 92, pp 1016–1019 d oa polycrystalline semiconductor solar cells” M Krunks, E Kärber, A Katerski, K.Otto, I.Oja Acik, T Dedova, A an lu [30] u nf va Mere (2010), "Extremely thin absorber layer solar cells on zinc oxide nanorods by chemical spray", Sol Energy Mater Sol Cells, Vol 94, ll Marc Koen Decock, Alex z at nh Burgelman, oi m [31] pp 1191-1195 Niemegeers, Johan Verschraegen, Stefaan Degrave (2016), “SCAPS manual” Markvart, T., and Castañer L (2003) “Practical handbook of z @ [32] N Jebbari, B Ouertani, M.Ramonda, C Guasch, N K Turki, R m co [33] l gm photovoltaics: Fundamentals and applications”, Elsevier Bennaceur (2010), "Structural and morphological studies of CuIn1- an Lu xAlxS2 deposited by spray on various substrates", Energy Procedia, n va ac th si 78 Vol 2, pp 79-89 Paetel, S (2016), “Roadmap CIGS towards 25 % Efficiency”, Zent [34] Für Sonnenenergie-und Wasserstoff-forsch, Baden-württemb Rasika Ganvir (2016), “Modelling of the nanowire CdS/CdTe device [35] design for enhanced quantum efficiency in window absorber type solar cells”, Theses and Dissertations Electrical and Computer Engineering, Vol 83 lu [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 an Hung, Vu Thi Bich and Vo Thach Son (2012), “Fabrication and va n characteristics of full sprayed ZnO/CdS/CuInS2 solar cells”, Journal to gh tn of the Korean Physical Society, Vol 61 No 1494-1499 V Avrutin, N Izyumskaya, H Morkoc (2011), “Semiconductor solar p ie [38] cells: Recent progress in terrestrial applications”, Superlattices and oa nl w Microstructures, Vol 49, pp 337-364 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/ d [39] ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si