Mô phỏng vật lý linh kiện, chế tạo và khảo sát một số lớp chính của pin mặt trời trên cơ sở màng mỏng CISS

Mô vật lý linh kiện, chế tạo khảo sát số lớp pin mặt trời sở màng mỏng CISS Ngô Đình Sáng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận án TS Chuyên ngành: Vật lý chất rắn; Mã số 62 44 07 01 Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hồng Quang, TS Lê Tuấn Tú Năm bảo vệ: 2013 Abstract Tổng quan pin mặt trời ( PMT); Nguyên lý hoạt động PMT CuIn1xGaxse2 (CIGS); trình bày số phương pháp chế tạo lớp PMT dạng CIGS phương pháp khảo sát cấu trúc tính chất màng mỏng Mô thông số hoạt động PMT màng mỏng CIGS chương trình mô phổng AMPS-1D: cấu trúc tham số đặc trưng PMT màng mỏng CIGS; phương trình Poisson; phương trình liên tục; mô hiệu hoạt động PMT AMPS1D Nghiên cứu chế tạo khảo sát lớp dẫn điện truyền qua ZnO lớp hấp thụ CIGS phương pháp điện tử xung (Pulsed Electron Deposition-PED): tìm hiểu thiết bị điện tử xung (PED); chế tạo màng mỏng ZnO CIGS phương pháp PED Chế tạo lớp hấp thụ CGS CIGS phươ ng pháp lắng đọng điện hóa: Phương pháp Vol-Ampe vòng (Cyclic Voltammetry-CV); Ảnh hưởng chất tạo phức lên trình lắng đọng màng hấp thụ CuGaSe (CGS) đế ITO; Ảnh hưởng lắng đọng điện hóa lên trình lắng đọng màng hấp thụ CIGS đế Mo; Chế tạo thử nghiệm khảo sát tính chất PMT sở màng hấp thụ CIGS Keywords Vật lý linh kiện; Màng mỏng CISS; Vật lý chất rắn; Pin mặt trời MỞ ĐẦU Năng lượng "tái tạo" mục tiêu hướng tới nhà khoa học nhiều thập niên gần nguồn lượng truyền thống than, dầu mỏ khí đốt ngày cạn kiệt Thêm vào đó, biến đổi khí hậu toàn cầu ngày trở nên nghiêm trọng Mà nguyên nhân biến đổi khí hậu nhiên liệu hóa thạch bị đốt cháy thải vào khí gây hiệu ứng nhà kính Vấn đề trở nên thời sau thảm họa kép động đất sóng thần Nhật Bản xảy vào ngày 11 tháng năm 2011 Mà hậu nặng nề mà thảm họa để lại việc khắc phục cố phóng xạ nguyên tử Có thể thấy vấn đề an ninh lượng nóng bỏng toán thách thức giới khoa học công nghệ toàn giới Trước thực trạng vậy, giải pháp tối ưu nhà nghiên cứu đưa lượng tái tạo, đặc biệt lượng mặt trời - nguồn lượng bền vững thân thiện với môi trường Chính vậy, pin mặt trời (PMT) trở thành hướng nghiên cứu ưu tiên hàng đầu hầu hết quốc gia giới Với phát triển khoa học công nghệ, nhiều loại vật liệu khác thử nghiệm để chế tạo PMT Từ PMT truyền thống tinh thể thạch anh, PMT làm vật liệu tổng hợp (hiệu suất 5,2%) Sau đời PMT silic tinh thể (hiệu suất 24,7% ph ng thí nghiệm khoảng 10-15 % quy mô sản xuất công nghiệp) Tuy nhiên loại PMT silic có giá thành sản xuất cao Vì vậy, việc nâng cao hiệu suất hạ giá thành PMT đề tài hấp dẫn, lôi nhiều nhà khoa học giới vào Với tiêu chí trên, PMT màng mỏng đánh giá có tiềm đóng góp quan trọng cho nhu cầu lượng toàn cầu kỷ 21 [32 Trong số pin màng mỏng, loại pin màng mỏng C S sử dụng lớp vật liệu bán dẫn cực mỏng có độ dày c microm t với lớp hấp thụ hợp chất bán dẫn Cu n1-xGaxSe2 (C S) có nhiều triển vọng h n [100] CuIn1-xGaxSe2 hợp chất bán dẫn thuộc hệ Cuchalcopyrit có độ rộng v ng cấm thay đổi từ 1,0 đến 1,7 V t y th o t lệ n a [47 Ngoài lớp hấp thụ, cấu tr c pin màng mỏng C S c n có lớp đế, lớp dẫn điện đế, lớp đệm, lớp dẫn điện suốt [79 Loại pin màng mỏng cần lượng h n để chế tạo chế tạo nhiều trình, chi phí sản xuất rẻ h n Ngoài ra, ch ng c n lí tưởng cho ứng dụng không gian vũ trụ thị trường điện tử cầm tay trọng lượng nhẹ Pin C S thu h t nhà nghiên cứu độ rộng v ng cấm ch ng lí tưởng Ngoài tính đa tinh thể lớp hấp thụ C đáng kể đến hiệu hoạt động C S không làm suy giảm ần đây, hiệu suất k lục 20,3% loại pin S tạo nhà nghiên cứu Trung tâm nghiên cứu Năng lượng mặt trời Đức [99 Kết đánh dấu bước tiến trình tạo loại PMT màng mỏng có khả cạnh tranh với hiệu suất loại pin dựa silicon thông thường Hội thảo Năng lượng mặt trời thuộc toàn châu Âu tổ chức Milan vào tháng năm 2007 đưa giải pháp giảm thiểu vấn đề liên quan đến môi trường pin CIGS [89 Qua ch ng ta thấy nỗ lực nhà khoa học giới để PMT màng mỏng C S ngày hoàn thiện h n Trên giới có số trung tâm nghiên cứu mạnh PMT màng mỏng C tổng hợp S, điển hình N L (M ), Đại học tổng hợp Colorado (M ), Đại học ppsala (Thụy Điển), Đại học Quốc gia Chonnam (Hàn Quốc) Tại c sở thực dự án lớn PMT màng mỏng C S, có dự án xây dựng dây chuyền sản xuất phư ng pháp vật lý Tại Việt Nam, nghiên cứu PMT sớm đối tượng PMT silic Cho đến chưa có c sở nghiên cứu Việt Nam tiến hành nghiên cứu pin màng mỏng C S Việc sử dụng PMT c n mức hạn chế, chủ yếu phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt đời sống địa phư ng v ng sâu, v ng xa, công trình nằm khu vực lưới điện Thời gian gần đây, quy mô sử dụng PMT phát triển nhanh chóng c sở loại pin silic thường nhập từ nước dạng bán thành ph m ần nhất, nhà máy sản xuất PMT Việt Nam khánh thành vào ngày 27/4/2009 cụm công nghiệp Đức H a Hạ (huyện Đức H a, t nh Long An) Sản ph m nhà máy pin lượng mặt trời cung cấp điện MW/năm Nhà máy sản xuất linh kiện lắp ráp pin từ nguyên liệu nước đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất c lls (tế bào quang điện) từ thỏi silic Đây công trình tiên phong công nghệ cao lượng kết hợp tác TP.HCM v ng hôn -Alpes (Pháp) Ngoài có nhóm nghiên cứu PMT số đ n vị nghiên cứu uy tín như: Viện Khoa học Vật liệu thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam với hướng nghiên cứu chấm lượng tử ứng dụng cho PMT; Ph ng thí nghiệm Phân tích Đo lường vật lý, Viện Vật lý k thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội; Ph ng thí nghiệm Công nghệ nano thuộc Trường Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh th o hướng nghiên cứu PMT d ng vật liệu TiO2 nh ng vào dung dịch tạo màu với hợp chất hữu c chứa kim loại có màu xanh; … Như vậy, hầu giới, điện mặt trời có nhu cầu tiềm lớn nước ta Các thông tin cho thấy PMT có lớp hấp thụ c sở màng mỏng C S nghiên cứu nhiều nước giới lại l nh vực mẻ Việt Nam Đặc biệt, phư ng pháp điện hóa đề tài hấp dẫn giới tỏ thích hợp với điều kiện Việt Nam Tuy nhiên, để PMT màng mỏng C S đáp ứng nhu cầu ngày cao nhân loại nhà nghiên cứu phải khắc phục hạn chế loại pin Hạn chế lớn pin C S hiệu suất chưa cao tính chưa ổn định quy mô sản xuất công nghiệp Để giải toán này, nhà khoa học phải chế tạo lớp riêng rẽ cấu tr c pin có đặc tính tối ưu, phải hiểu mối liên quan điều kiện chế tạo với tính chất vật liệu, tính chất lớp riêng rẽ với hiệu hoạt động toàn cấu tr c, phải tìm phư ng pháp đ n giản, rẻ tiền h n Trong lớp cấu thành PMT màng mỏng C S, lớp hấp thụ C lớp dẫn điện suốt ZnO quan trọng h n Đối với lớp hấp thụ C S S, có nhiều phư ng pháp chế tạo nghiên cứu Có thể chia phư ng pháp thành hai nhóm, nhóm phư ng pháp cần chân không bao gồm: đồng bốc bay từ nguyên tố riêng rẽ, bốc bay từ hợp chất, lắng đọng h i hóa học, phún xạ catot, pitaxy ch m phân tử, lắng đọng điện tử xung, lắng đọng xung laz , nhóm phư ng pháp không cần chân không bao gồm: lắng đọng điện hóa, lắng đọng nhiệt phân, phun s n nhiệt Ưu điểm phư ng pháp cần chân không tạo mẫu có chất lượng tốt, dễ điều khiển thành phần mẫu Nhược điểm phư ng pháp cần thiết bị đắt tiền, nguyên liệu đắt tiền, hiệu suất sử dụng nguyên liệu thấp quy mô chế tạo nhỏ Các phư ng pháp không chân ưu điểm đ n giản, chế tạo với quy mô lớn, nguyên liệu ban đầu rẻ, hiệu suất sử dụng nguyên liệu cao Các phư ng pháp lại có nhược điểm chất lượng mẫu không cao (xốp, kích thước hạt tinh thể nhỏ, độ bám dính hạn chế khó khống chế thành phần mong muốn) Trong phư ng pháp không chân không, phư ng pháp điện hóa (EDElectrodeposition) tỏ có nhiều triển vọng Tuy nhiên, phư ng pháp mà tính chất mẫu phụ thuộc mạnh vào điều kiện chế tạo Phư ng pháp chế tạo lớp hấp thụ C S điện hóa đề xuất từ năm 1983 [33 nhóm nhà khoa học N L ( SA) Do có ưu điểm c đ n giản, tiêu tốn lượng, nguyên liệu mà từ đến nay, nhiều nhóm nghiên cứu tham gia vào l nh vực Các nghiên cứu liên quan đến chế tạo màng mỏng C S điện hóa bao gồm nhiều vấn đề khác cấu tạo buồng điện hóa, quy trình, loại vật liệu ban đầu, nồng độ chất h a tan, loại dung dịch nồng độ dung dịch h a tan, điện làm việc, loại nồng độ chất hỗ trợ độ dẫn dung dịch Ngoài c n có nghiên cứu tập trung vào giải pháp xử lý bổ trợ để tăng cường chất lượng mẫu Các phư ng pháp vật lý bổ trợ bao gồm selen hoá, bốc bay chân không, ph n xạ catot ủ xử lý nhiệt Hiệu suất chuyển đổi lượng k lục PMT c sở lớp hấp thụ CIGS chế tạo điện hóa 15,4% [12] Đối với lớp dẫn điện suốt, cụ thể lớp ZnO, phư ng pháp chân không tỏ thích hợp h n Lắng đọng màng mỏng xung laz (PLD) sử dụng phổ biến để chế tạo lớp ZnO với ưu điểm bật khả tạo mẫu có thành phần giống với thành phần bia vật liệu Tuy nhiên k thuật có số nhược điểm, giá thành cao, sử dụng khí độc, nguy hiểm cho mắt hiệu vật liệu suốt với bước sóng laz (các vật liệu bán dẫn có độ rộng v ng cấm rộng) ần đây, phư ng pháp chế tạo màng mỏng phát triển, phư ng pháp lắng đọng xung điện tử (Puls d Electron Deposition - P D) Như tên gọi nó, phư ng pháp sử dụng ch m tia điện tử lượng cao dạng xung để bắn phá bề mặt bia vật liệu Phư ng pháp khắc phục nhược điểm PLD, đặc biệt, lượng ch m tia điện tử hấp thụ vật liệu có độ rộng v ng cấm lớn Do vậy, P D chờ đợi phư ng pháp thích hợp để chế tạo lớp ZnO Hạn chế P D không thích hợp để chế tạo màng mỏng vật liệu có hệ số truyền nhiệt lớn So với PLD, phư ng pháp P D có tốc độ lắng đọng cao h n hẳn PLD vật liệu có độ truyền nhiệt không cao Hợp chất CIGS chất bán dẫn có hệ số truyền nhiệt thấp, ch ng hy vọng sử dụng P D để chế tạo lớp hấp thụ C S Trong khuôn khổ dự án T A, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên trang bị thiết bị P D đại Việc thử nghiệm chế tạo lớp hấp thụ C S P D có ý ngh a lớn Tại Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp, nhóm nhà khoa học PGS.TS Phạm Hồng Quang chủ trì thực đề tài NAFOST D 103.02.59.09 PMT màng mỏng C S Luận án thực hướng dẫn PGS.TS Phạm Hồng Quang TS Lê Tuấn T , thành viên đề tài với tư cách nghiên cứu sinh Nội dung luận án phần nội dung đề tài Trên c sở vấn đề trình bày trên, ch ng lựa chọn hướng nghiên cứu luận án là: “ CIGS” Mục tiêu luận án: Luận án đặt hai mục tiêu: (i) Thực mô hoạt động cấu tr c PMT màng mỏng C S hoàn ch nh phần mềm AMPS-1D (Analysis of Microelectronic and Photonic Structures-1 Dimension); (ii) Chế tạo lớp PMT: lớp dẫn điện đế Mo, lớp dẫn điện suốt ZnO, lớp hấp thụ C S hai phư ng pháp: phư ng pháp lắng đọng điện tử xung phư ng pháp lắng đọng điện hóa; khảo sát tính chất vật lý lớp chế tạo, xác định mối quan hệ công nghệ chế tạo tính chất nhằm đưa quy trình chế tạo tối ưu Tiến hành khảo sát đặc tính quang điện lớp hấp thụ C S lắng đọng phư ng pháp điện hóa Từ đánh giá khả chuyển đổi quang điện lớp hấp thụ ứng dụng chế tạo PMT Phương pháp nghiên cứu: Luận án tiến hành phư ng pháp thực nghiệm kết hợp với mô Hiệu hoạt động PMT màng mỏng C thu từ chư ng trình mô AMPS-1D Các lớp C S S chế tạo lắng đọng điện hóa thực hệ điện hóa WMP 1000 Ph ng thí nghiệm Photonic & l ctronic Thin Film, Đại học Quốc gia Chonnam, Hàn Quốc hệ AutoLab 3020 N Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQ điện đế Mo chế tạo hệ ph n xạ Catot suốt ZnO lớp hấp thụ C Hà Nội Lớp dẫn niv x 450; lớp dẫn điện S chế tạo hệ lắng đọng điện tử xung P D Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQ Hà Nội Cấu tr c, hình thái học mẫu xác định phép nhiễu xạ tia X (XDR), kính hiển vi điện tử quét (SEM); tính chất quang mẫu xác định phép đo phổ hấp thụ (UVVIS) Các phép đo thực hệ máy Sim ns 5005 V-2450 Shimadzu Trung tâm Khoa học vật liệu (CMS), Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQ Hà Nội Các tính chất điện mẫu xác định phép đo điện trở hiệu ứng Hall th o phư ng pháp Van d r Pauw hệ đo Quantum Design-Ever Cool r Đại học Quốc gia Singapor Nội dung luận án: Phần đầu luận án trình bày tình hình nghiên cứu PMT giới Việt Nam, PMT màng mỏng C S trình bày chi tiết Tiếp th o vấn đề chư ng trình mô AMPS-1D ứng dụng đối tượng PMT C S hoàn ch nh Tiếp th o phần thực nghiệm kết nghiên cứu chế tạo mẫu màng ZnO, C S hai phư ng pháp lắng đọng điện hóa P D Cuối c ng chế tạo thử PMT với lớp hấp thụ C S lắng đọng phư ng pháp điện hóa kết khảo sát tính chất quang điện ch ng Bố cục luận án: Luận án viết thành 149 trang, bao gồm phần mở đầu, chư ng nội dung, kết luận cuối c ng tài liệu tham khảo Cụ thể, cấu tr c luận án sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan PMT màng mỏng c sở lớp hấp thụ C S Chương 2: Chư ng trình mô AMPS-1D, kết mô thông số hoạt động PMT Chương 3: Chế tạo lớp hấp thụ C S lớp dẫn điện truyền qua ZnO phư ng pháp điện tử xung P D Chương 4: Chế tạo lớp hấp thụ C S C S phư ng pháp điện hóa Kết luận chung Tài liệu tham khảo Các kết luận án công bố 03 báo tạp chí nước 02 báo tạp chí quốc tế, báo cáo 02 hội nghị quốc tế 02 hội nghị nước Ngoài tác giả c n thống kê công trình khoa học cộng tác nghiên cứu trình làm nghiên cứu sinh tham gia đề tài NCKH với nhà khoa học đồng nghiệp môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Năng Định (2005), Vật lí kỹ thuật màng mỏng, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội, Hà Nội [2] Trương Ngọc Liên (2000), Điện hóa lý thuyết, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội [3] Nguyễn Văn Minh (2009), Cơ sở vật lí quang học vật rắn, Nhà xuất Đại học Sư phạm, Hà Nội [4] Phùng Hồ, Phan Quốc Phô (2001), Giáo trình vật lí bán dẫn, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội [5] Lê Xuân Thê (2006), Dụng cụ bán dẫn vi mạch, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội TIẾNG ANH [6] Abrantes I M., Araujo L V., Veli D (1995), “Voltammetric study on copper deposition/dissolution reactions in aqueous chloride solutions”, Minerals Engineering 8(12), pp 1467-1475 [7] Aga R S., Jr., Cox C , Ueda A , Jackson E , Collins W E , and Mu R (2006), “Influence of background gas pressure charging potential and target distance on the spot size ablated by single pulsed electron beam” J Vac Sci Technol A 24(6), pp 11-14 [8] Albin D S., Carapella J., Tuttle J R., and Noufi R (1992), “The effect of copper vacancies on the optical bowing of chalcopyrite Cu(In,Ga)Se2 alloys”, Mat Res Soc Symp Proc 228, pp 267-272 139 [9] Andriesh A M., Verlan V I., Malahova L A (2003), “Deposition of heterostructures based on CIGSE and CdS by electron-beam ablation”, Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 5(4), pp 817-821 [10] Bhattacharya R.N., Batchelor W., Grannata J E., Hasoon H., Wiensner H., Ramanathan K., Keane J., Noufi R N (1998), “CuIn1-xGaxSe2-based photovoltaic cells from electrodeposited and chemical bath deposited precursors”, Solar Energy Materials and Solar Cells 55, pp 83-94 [11] Bhattacharya R.N., Ramanathan K (2004), “Cu(In,Ga)Se2 thin film solar cells with buffer layer alternative to CdS”, Solar Energy 77, pp 679-683 [12] Bhattacharya R.N., Hiltner J F., Batchelor W., Contreras M A., Noufi R N., Sites J R (2000), “15.4% CuIn1-xGaxSe2-based on photovoltaic cells from solution based precursor films”, Thin Solid Film 361, pp 396-399 [13] Bouabid K., Ihlal A., Manar A., Outzourhit A., Ameziane E L (2005), “Effect of deposition and annealing parameters on the properties of electrodeposited CuIn1-xGaxSe2 thin films”, Thin Solid Films 488, pp 6267 [14] Bouloufa A., Djessas K., Zegadi A (2007), “Numerical simulation of CuIn1-xGaxSe2 solar cells by AMPS-1D”, Thin Solid Films 515, pp 62856287 [15] Calixto M E., Bhattacharya R N., Sebastian P J., Fernandz A M., Gamboa S A., Noufi R N (1998), “Cu(In,Ga)Se2 based photovoltaic structure by electrodeposition and processing”, Solar Energy Materials and Solar Cells 55, pp 23-29 [16] Burgelman M., Verschregen J., Degrave S., Nollet P (2004), “Modeling Thin-film PV Devices”, Prog Photovolt: Res Appl 12, pp 143-153 [17] Chandra V., Manoharan S S (2008), “Pulsed electron beam deposition of highly oriented thin films of polytetrafluoroethylene”, Applied Surface Science 254, pp 4063-4066 140 [18] Chen Y., Bagnall D M., Koh H J., Park K T., Hiraga K., Zhu Z Q., and Yao T (1998), “Plasma assited molecular beam epitaxy of ZnO on c- plane sapphire: Growth and characterization”, J Appl Phys 84(7), pp 39123918 [19] Chopra K L, Major S., and Pandya D K (1983), “Transparent conductors – A status review”, Thin Solid Films 102(1), pp 1-46 [20] Choudhary R J., Ogale S B., Shinde S R., Kulkarni V N., Venkatesan T., Harshavardhan K S., Strikovski M., Hannoyer B (2004), “Pulsed-electronbeam deposition of transparent conducting SnO2 films and study of their properties” Appl Phys Lett 84(9), pp 1483-1485 [21] Christen H M., Lee D F., List F A., Cook S W., Leonard K J., Heatherly L., Martin P M., Paranthaman M., Goyal A., and Rouleau C M (2005), Superconductor Science and Technology 18, pp 1168-1175 [22] Comini E., Faglia G., Sberveglieri G., Pan Z W., and Wang Z L (2002), “Stable and highly sensitive gas sensors based on semiconducting oxide nanobelts”, Appl Phys Lett 81(10), pp 1869-1871 [23] Dediu V A., Lopez J., Matacotta F C., Nozar P., Ruani G., Zamboni R., Taliani C (1999), “Micro-Raman and resistance measurements of epitaxial La0.7Sr0.3MnO3 films”, Phys Stat Sol B 215(1), pp 625-629 [24] Dicov C., Marinov M., Maciel H., Grigorov K., Nedkov I., Beshkov G (2005), “Properties of Cr and Mo thin films deposited by RF sputtering”, Journal of Optoelectronics and Avanced Materials 7(1), pp 385-387 [25] Dikovska A O., Atanaskov P A., Dimitrov J G., Imamova S E., Vasilev T (2009), “Transparent conductive Al doped ZnO thin films produced by pulsed laser deposition”, Journal of Optoelectronics and Advanced materials 11(10), pp 1517-1520 [26] Eberspacher C., Pauls K., and Serra J (2002), “Non-Vacuum Processing of CIGS Solar Cells”, Proc 29th IEEE PV Spec Conf., New Orleans, pp 684687 141 [27] Eray A., Nobile G (2004), “AMPS-1D Modeling of a-Si:H n+-i-n+ Structure: the Validity of Space Charge Limited Current Analysis”, Turk J Phys 28, pp 31-39 [28] Fernandez A M., Bhatacharya R.N (2005), “Electrodeposition of CuIn1xGaxSe2 precursor films: optimization of film composition and morphology”, Thin Solid Films 474, pp 10-13 [29] Friedfeld R., Raffelle R D., Mantovani J G (1999), “Electrodeposition of CuInxGa1-xSe2 thin films”, Solar Energy Materials & Solar Cells 58, pp 375-385 [30] Gal D., Hodes G., Lincot D., Schock H W (2000), “Electrochemical deposition of zinc oxide films from non-aqueuos solution: a new buffer/window process for thin film solar cells”, Thin Solid Films 361, pp 79-83 [31] Ganchev M., Kois J., Kaelin M., Bereznev S., Tzvetkova E., Volubuzeva O., Stratieva N., Tiwari A (2006), “Preparation of Cu(In,Ga)Se2 layer by selenization of electrodeposited Cu-In-Ga precursor”, Thin Solid Films 511512, pp 325-327 [32] Gloeckler M (2005), Numerical Modeling of CIGS Solar Cells, Ph.D Thesis, Department of Physics of Master of Science Colorado State University Fort Collins, Colorado [33] Gloeckler M and Sites J R (2005), “Potential of submicronmeter thickness Cu(In,Ga)Se2 solar cells”, J Appl Phys 98(103703), pp 1-7 [34] Green M A (2003), Proc 3rd World Conf Photovoltaic Energy Conversion, paper OPL–02, Osaka [35] Green M A., Emery K., Hishikawa Y., Warta W (2009), “Solar cell efficiency tables – Version 34”, Prog Photovolt: Res Appl 17, pp 320326 142 [36] Gupta A., and Compaan A D (2005), High efficiency micron thick sputtered CdTe solar cells, 31st IEEE PV Specialists Conference, Piscataway, NY, pp 235-238 [37] Hariskos D., Spiering S., Powalla M (2005), “Buffer layers in Cu(In,Ga)Se2 solar cells and modules”, Thin Solid Films 480, pp 99-109 [38] Hashimoto Y., Kohara N., Negami T., Nishitani M., and Takahiro W (1996), “Surface Characterization of Chemical Treated Cu(In,Ga)Se2 Thin Films”, Jpn J Appl Phys 35, pp 4760-4764 [39] Hermann A M., Westfall R., Wind R (1998), “Low-cost deposition of CuInSe2 (CIS) films for CdS/CIS solar cells”, Solar Energy Material and Solar Cells 52, pp 355-360 [40] Hirata G.A., McKittrick J., Siqueiros J., Lopez O A., Cheeks T., Contreras O., and Yi J Y (1996), “High transmittance-low resistivity ZnO: Ga films by laser ablation”, J Vac Sci Technol A 14(3), pp 791-794 [41] Huang L., Li X., Zhang Q., Miao W., Zhang L., Yan X., Zhuang Z., and Hua Z (2005), “Properties of transparent conductive In2O3:Mo thin films deposited by Channel Spark Ablation”, J Vac Sci Technol A, 23(5), pp 1350-1353 [42] Huang C H., Li S S., Anderson T J (2002), “Device modeling and simulation of CIS-based solar cells”, Photovoltaic Specialists Conference, Conference Record of the Twenty-Ninth IEEE, pp 748-751 [43] Jackson E , Aga R., Jr., Steigerwald A , Ueda A , Pan Z , Collins W E , and Mu R (2008), “Characterization of CdTe Nanoparticles Fabricated by Pulsed Electron Deposition Technique at Different Ablation parameters”, AIP Conf Proc 991, pp 90-93 [44] Jackson P., Hariskos D., Lotter E., Paetel S., Wuerz R., Menner R., Wischmann W., and Powalla M (2011), “New world record efficiency for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells beyond 20%”, Progress in Photovoltaics: Research and Applications 19(7), pp 894-897 143 [45] Jiang X L., and Xu N (1989), “Preparation of dense films of crystalline ZrO2 by intense pulsed-electron-beam ablation”, J Appl Phys 66(11), pp 5594-5597 [46] Jonas M., and Marc B (2007), Empirical J-V modelling of CIGS solar cells, Proceedings of NUMOS, Workshop on Modelling of Thin Film Solar Cells, pp 227-233 [47] Johansson J (2007), Modelling and Optimization of CIGS Solar Cell Modules, Master Thesis, Lunds university [48] Kampmann A., Sittinger V., Rechid J., R Reineke-Koch (2000), “Large area electrodeposition of Cu(In,Ga)Se2”, Thin Solid Films 361-362, pp 309-313 [49] Kang F., Ao J., Sun G., He Q., Sun Y (2010), “Properties of CuInxGa1-xSe2 thin films grown from electrodeposited precursors with different levels of selenium content”, Current Appl Phys 10, pp 886-888 [50] Kapur V K., Bansal A., Le P., and Asensio O I (2003), “Non-Vacuum Processing for CIGS Solar Cells on Rigid and Flexible Substrates using nanoparticle precursor inks”, Thin Solid Films 431-432, pp 53-57 [51] Kovaleski S D., Gilgenbach R M., Ang L K., and Lau Y Y (1999), “Electron beam ablation of materials”, J Appl.Phys 86, pp 7129-7138 [52] Krajewski T A., Luka G., Wachnicki L., Jakiela R., Witkowski B., Guziewicz E., Godlewski M., Huby N., Tallarida G (2009), “Optical and electrical characterization of defects in zin oxide thin films grown by atomic layer deposition”, Optica Applicata XXXIX(4), pp 865-874 [53] Kyoung P Ko, Seung H Moon, Kyu J Song, Park Chan, Sang Im Yoo (2005), “High quality SmBa2Cu3O7-δ thin films on SrTiO3 (100) substrates deposited by pulsed electron beam deposition”, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 15(2), pp 3054-3057 144 [54] Lai Y., Liu F., Zhang Z., Liu J., Li Y., Kuang S., Li J., Liu Y (2009), “Cyclic voltammetry study of electrodeposition of Cu(In,Ga)Se2 thin films”, Electrochim Acta 54, pp 3004-3010 [55] Lewis N S (2007), “Powering the Planet”, Mrs Bulletin 32, pp 808-820 [56] Liu Y., Gorla C R., Liang S., Emanetoglu N., Lu Y., Shen H., and Wraback M (2000), “Ultraviolet Detectors Based on Epitaxial ZnO Films Grown by MOCVD”, J Electron Mater 29(1), pp 69-74 [57] Liu J., Liu F., Lai Y., Zhang Z., Li J., Liu Y (2011), “Effects of sodium sulfamate on electrodeposition of Cu(In,Ga)Se2 thin film”, J Electroanal Chem 651, pp 191-196 [58] Look D C (2001), “Recent advances in ZnO materials and devices”, Mater Sci Eng B 80, pp 383-387 [59] Look D C., Reynolds D C., Sizelove J R., Jones R L., Litton C W., Cantwell G., and Harsch W C (1998), “Electrical properties of bulk ZnO”, Solid State Commun.105(6), pp 399-401 [60] Malm U (2008), Modelling and Degradation Characteristics of Thin-Film CIGS Solar Cells, PhD Thesis, Uppsala University [61] Marudachalam M., Birkmire R W., Hichri H., Schultz J M., Swartzlander A., Al-Jassim M M (1997), “Phases, morphology, and diffussion in CuInxGa1-xSe2 thin films”, J Appl Phys 82(6), pp 2896-2905 [62] Massaccesi S., Sanchez S., Vedel J (1996), “Electrodeposition of indium selenide In2Se3”, J Electroanal Chem 412, pp 95-101 [63] Mishra K K., Rajeshwar K (1989), “A voltammetric study of the electrodeposition chemistry in the Cu + In + Se system”, J Electroanal Chem 271, pp 279-294 [64] Muller G., Konijnenberg M., Kraft G., and Schultheiss C (1995), Science and Technology of Thin Films, pp 89-119 145 [65] Nampoori H V., Rincon V., Chen M., and Kotru S (2010), “Evaluation of indium tin oxide films grown at room temperature by pulsed electron deposition”, J Vac Sci Technol A 28(4), pp 671-674 [66] Nistor M., Mandache N B and Perriere J (2008), “Pulsed electron beam deposition of oxide thin films”, J Phys D: Appl Phys 41, pp 165205165215 [67] Ohta J., Sakurada K., Shih F Y., Kobayashi A., Fujioka H (2009), “Growth of group III nitride films by pulsed electron beam deposition”, Journal of Solid State Chemistry 182, pp 1241-1244 [68] Park S M., Ikegami T., Ebihara K., Shin P K (2006), “Structure and properties of transparent conductive doped ZnO films by pulsed laser deposition”, Applied Surface Science 253, pp 1522-1527 [69] Petersen M D (2001), Numerical simulation of the performance characteristics, instability, and effects of band gap grading in cadmium telluride based photovoltaic devices, Master of Science Thesis, Iowa State University, Iowa [70] Porter H L., Mion C., Cai A L., Zhang X., Muth J F (2005), “Growth of ZnO films on C-plane (0001) sapphire by pulsed electrodeposition (PED)”, Material Science and Engineering B 119, pp 210-212 [71] Prins M W J, Grosse Holz K O, Muller G, Cillessen J F M, Giesbers J B, Weening R P., and Wolf R M (1996), “A feroelectric transparent thin-film transistor” Appl Phys Lett 68(25), pp 3650-3652 [72] Pudov O A (2005), Impact of secondary barriers on CuIn1-xGaxSe2 solar cells operation, PhD Thesis, Colorado State University, Colorado [73] Repinst I., Contreras M A., Egaas B., DeHart C., Scharf J., Perkins C L., To B., Noufi R (2008), “19.9%-efficient ZnO/CdS/CuInGaSe2 Solar Cell with 81.2% Fill Factor”, Prog Photovolt Res Appl 16, pp 235-239 [74] Renganathan N G., Subramania M V., Mohan S (2011), “Electrodeposition route to synthesize CIGS films-an economical way to 146 harness solar energy”, International Journal of Engineering, Science and Technology 3(1), pp 206-212 [75] Scofield J H., Asher S., Albin D., Tuttle J., Contreras M., Niles D., Reedy R., Tennant A., Noufi R (1995), “Sodium diffusion, selenization, and microstructural effects associated with various molybdenum back contact layers for CIS-based solar cells”, Proc of the 24th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, pp 164-167 [76] Scofield J H., Duda A., Albin D (1995), “Sputtered Molybdenum Bilayer Back Contact for Copper Indium Diselenide-Based Polycrystalline ThinFilm Solar Cells”, Thin Solid Films 260(1), pp 26-31 [77] Sebastian P J., Calixto M E., Bhattacharya R N., Noufi R (1999), Solar Energy Materials and Solar Cells 59, pp 125-135 [78] Sene C., Ndiaye B., Dieng M., Mbow B., Nguyen Cong H (2009), “CuIn(Se,S)2 based photovoltaic cells from one-step electrodeposition”, International Journal of Physics Science 4(10), pp 562-570 [79] Shafamann W N., and Stolt L (2003), Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, pp 564-616 [80] Stark R., Christiansen J., Frank K., Mucke F., and Stetter M (1995), “Pseudospark produced pulsed electron beam for material processing”, IEEE Trans.Plasma Sci 23(3), pp 258-264 [81] Strikovski M and Harshavardhan K.S (2003), “Parameters that control pulsed electron beam ablation of materials and film deposition processes”, Appl Phys Lett 82(6), pp 853-855 [82] Strikovski M , Kim J and Kolagani S H (2010), Springer Handbook of Crystal Growth, Part E, pp 1193-1211 [83] Tadeev A V., Delabouglise G., and Labeau M (1999), “Sensor properties of Pt doped SnO2 thin films for detecting CO”, Thin Solid Films 337(1-2), pp 163-165 147 [84] The Center for Nanotechnology Education and Utilization The Pennsylvania State University Park, PA 16802, “A Manual for AMPS – 1D” [85] Thomas D G (1960), “The exciton spectrum of Zinc oxide”, J Phys Chem Solids 15, pp 86-96 [86] Thouin L., Rouquette-Sanchez S., Vedel J (1993), “Electrodeposition of Copper-Selenium binaries in a citric acid medium”, Electrochim Acta 38(16), pp 2387-2394 [87] Tripathi S., Venkataramani N., Dusane R O., Schroeder B (2006), “Onedimensional simulation study of microcrystalline silicon thin films for solar cell and thin film transistor applications using AMPS-1D”, Thin Solid Films 501, pp 295-298 [88] UNDP, UNDESA & WEC (United Nations Development Programme, United Nations Department of Economic and Social Affairs, World Energy Council) (2000), World Energy Assessment, New York [89] Vasilis M F., Kim H C (2007), “Cu(InGa)Se2 thin-film solar cells: comparative life-cycle analysis of buffer layers”, 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, Milan [90] Venkata Rao G., Hema Chandra G., Sreedhara Reddy P., Hussain O M., Ramakrishna Reddy K T., Uthanna S (2002), “Influence of substrate temperature on the structural and optical properties of Cu0.5Ag0.5InSe2”, J Optoelectron Adv Mater 4(2), pp 387-392 [91] Vispute R D., Talyansky V., Trajanovic Z., Choopun S., Downes M., Sharma R P., Venkatesan T., Woods M C., Lareau R T., Jones K A., and Iliadis A A (1997), “High quality crystalline ZnO buffer layers on sapphire (001) by pulsed laser deposition for III-V nitrides”, Appl Phys Lett 70(20), pp 2735-2737 [92] Wang X., Li S S., Kim W K., Yoon S., Craciun V., Howard J M., Easwaran S., Manasreh O D., Anderson T J (2006), “Investigation of 148 rapid thermal annealing on Cu(In,Ga)Se2 films and solar cells”, Solar Energy Materials & Solar Cells 90, pp 2855-2866 [93] Wei S H., Zhang S B., and Zunger A (1998), “Effects of Ga addition to CuInSe2 on its electronic, structural, and defect properties”, Appl Phys Lett 72(24), pp 3199-3201 [94] Yamaguchi T., Yamamoto Y., Tanaka T., Tanahashi N., and Yoshida A (1998), “Influence of annealing temperature on the properties of Cu(In,Ga)Se2 thin films by thermal crystallization in Se vapor”, Sol Energy Mater and Sol Cells 50(1-4), pp 1-6 [95] Zank J., Mehlin M., Fritz H P (1996), “Electrochemical codeposition of indium and gallium for chalcopyrite solar cells”, Thin Solid Films 286(1), pp 259-263 [96] Zhan P., Li Z., and Zhangjun Zhang (2011), “Preparation of Highly Textured ZnO Thin Films by Pulsed Electron Deposition”, Materials transactions 52(9), pp 1764-1767 [97] Zhang L., Jiang F D., Feng J Y (2003), “Formation of CuInSe2 and Cu(In,Ga)Se2 films by electrodeposition and vacuum annealing treatment”, Sol Energy Mater Cells 80, pp 483-490 [98] Zhang B P., Walcatsuki K., Binh N T., Usami N., and Segawa Y (2004), “Effects on growth temperature on the characteristics of ZnO epitaxial films deposited by metalorganic chemical vapor deposition”, Thin Solid Films 449(1-2), pp 12-19 [99] Zentrum fur Solarenergie und Wasserstoffforschung, press release 11/2010, Stuttgart, 23 August 2010 [100] Zweibel K., Ullal H., and Roedern B von (2004), Thin film PV, Photon International, pp 48-54 149