Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phun phủ nhiệt phân quay đầu phun và hỗ trợ siêu âm chế tạo các phần tử pin mặt trời họ cux(in,zn,sn)sy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM PHI HÙNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHUN PHỦ NHIỆT PHÂN QUAY ĐẦU PHUN VÀ HỖ TRỢ SIÊU ÂM CHẾ TẠO CÁC PHẦN TỬ PIN MẶT TRỜI HỌ Cux(In,Zn,Sn)Sy LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM PHI HÙNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHUN PHỦ NHIỆT PHÂN QUAY ĐẦU PHUN VÀ HỖ TRỢ SIÊU ÂM CHẾ TẠO CÁC PHẦN TỬ PIN MẶT TRỜI HỌ Cux(In,Zn,Sn)Sy Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật Mã số: 62520401 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS Võ Thạch Sơn PGS.TS Nguyễn Tuyết Nga Hà Nội - 2016 Lời cảm ơn Trước hết, chân thành cảm ơn Bộ Giáo dục Đào tạo, Trường Đại Học Bách khoa Hà Nội Viện Vật lý Kỹ thuật tạo điều kiện cho học tập làm nghiên cứu sinh, quan tâm động viên tơi q trình học tập nghiên cứu Tôi xin bày tỏ lời cám ơn chân thành kính trọng GS.TS Võ Thạch Sơn PGS.TS Nguyễn Tuyết Nga, Thầy, Cô tận tình hướng dẫn bảo tơi lĩnh vực học tập nghiên cứu suốt trình thực Luận án Tơi học nhiều từ điều dẫn, buổi Thảo luận từ nhân cách Thầy Cô Tôi cảm phục hiểu biết sâu sắc chuyên mơn, khả tận tình Thầy Cô Tôi biết ơn kiên trì Thầy, Cơ đọc cẩn thận góp ý kiến cho thảo Luận án Tôi xin trân trọng cám ơn PGS.TS Dương Ngọc Huyền, PGS.TS Nguyễn Ngọc Trung, TS Lương Hữu Bắc, TS Nguyễn Hoàng Thoan, PGS Nguyễn Hữu Lâm, PGS Đặng Đức Vượng, TS Lưu Thị Lan Anh, ThS Phạm Văn Thắng, ThS Lê Ngọc Minh (Viện Vật lý kỹ thuật) PGS TS Huỳnh Đăng Chính (Viện Hóa học), giúp đỡ tơi nhiều suốt trình thực thực nghiệm Luận án, đồng thời có đóng góp gợi mở q báu q trình tơi hồn thiện Luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn cán nghiên cứu phòng Thí nghiệm Phân tích Đo lường Vật lý – Bộ môn Quang học Quang điện tử - Viện Vật lý Kỹ thuật - Trường ĐHBK Hà Nội động viên, giúp đỡ nhiều trình thực thực nghiệm thảo luận, giải thích kết thực nghiệm Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc Viện Vật lý Kỹ thuật ủng hộ to lớn lời khuyên bổ ích suốt thời gian nghiên cứu sinh vừa qua Tôi xin trân trọng cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành luận án Cuối cùng, muốn giành lời cảm ơn cho người thân yêu Bản Luận án q q giá tơi xin tặng cho cha mẹ, vợ thân yêu Hà Nội, tháng năm 20 Tác giả luận án Phạm Phi Hùng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình riêng tơi hướng dẫn GS.TS Võ Thạch Sơn PGS.TS Nguyễn Tuyết Nga Các kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình Thay mặt tập thể hướng dẫn Tác giả luận án Phạm Phi Hùng Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt i Danh mục hình vẽ .iv Danh mục bảng biểu viii MỞ ĐẦU Chương Tổng quan pin mặt trời 1.1 Pin mặt trời 1.1.1 Lịch sử phát triển pin mặt trời .4 1.1.2 Pin mặt trời bán dẫn hợp chất 1.1.3 Chuyển tiếp đồng chất .5 1.1.4 Chuyển tiếp dị chất 1.2 Pin mặt trời màng mỏng 1.2.1 Pin mặt trời màng mỏng CIGS 1.2.1.1 Cấu tạo pin mặt trời màng mỏng CIGS 1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động PMT CIGS 10 1.2.1 Pin mặt trời sử dụng bán dẫn hợp chất III-V 13 1.2.2 Pin mặt trời sở chất bán dẫn CdTe 14 1.2.3 Pin mặt trời sở lớp hấp thụ họ Kesterite 14 1.2.4 Pin mặt trời sở lớp hấp thụ họ Chalcopyrite 16 1.3 Các phương pháp chế tạo PMT màng mỏng 19 1.3.1 Phương pháp bay nhiệt 19 1.3.2 Phương pháp phún xạ 20 1.3.3 Phương pháp sol-gel 20 1.3.4 Phương pháp phun phủ nhiệt phân 22 Kết luận chương 24 Chương 25 Nghiên cứu phát triển phương pháp phun phủ nhiệt phân hỗ trợ siêu âm quay SSPD (Spin Spray Pyrolysis Deposition) 25 2.1 Xác định thơng số tối ưu q trình lắng đọng màng mỏng phương pháp mô phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Ansys Fluent Ver 15 26 2.1.1 Cơ sở phương pháp 26 2.1.1.1 Các phương trình sử dụng mô 26 2.1.2 Triển khai mô .28 2.1.2.1 Xác định mơ hình hình học 28 2.1.2.2 Chia lưới xác định điều kiện biên 28 2.1.2.3 Xác định mơ hình tính tốn 31 2.1.2.4 Chạy mô kiểm tra tính hội tụ tốn 32 2.1.3 Phân tích kết mơ 33 2.1.3.1 Xác định ngưỡng làm việc áp suất khí mang 33 2.1.3.2 Xác định khoảng cách đầu phun đến đế 35 2.1.3.3 Xác định ngưỡng tốc độ bơm dung dịch vào đầu phun 36 2.1.3.4 Đánh giá kết lắng đọng màng sử dụng tập hợp thông số công nghệ tối ưu 37 2.2 Thiết kế chế tạo hệ lắng đọng màng mỏng phun nhiệt phân hỗ trợ rung siêu âm quay (SSPD) 39 2.2.1 Thiết kế chế tạo hệ SSPD 39 2.2.1.1 Đầu rung siêu âm 41 2.2.1.2 Bộ định hướng khí cho đầu phun 41 2.2.1.3 Bộ cấp khí chung 43 2.2.1.4 Lò nhiệt phận điều khiển nhiệt độ 43 2.2.1.5 Cơ cấu dịch chuyển đầu phun 44 2.2.2 Các thông số công nghệ hệ SSPD 48 2.2.2.1 Nhiệt độ đế 49 2.2.2.2 Tiền chất ban đầu 49 2.2.2.3 Tốc độ quay 49 2.2.2.4 Khoảng cách đầu phun đến đế 50 2.3 Khảo sát hệ lắng đọng màng mỏng SSPD 50 2.3.1 Hiệu ứng Pinhole 51 2.3.2 Diện tích lắng đọng màng 52 2.3.2.1 Hình thái bề mặt 52 2.3.2.2 Độ truyền qua 53 2.3.2.3 Cấu trúc pha tinh thể 54 2.3.2.4 Thành phân nguyên tố 54 2.3.3 Độ đồng diện tích lắng đọng 55 2.3.3.1 Hình thái bề mặt 55 2.3.3.2 Độ truyền qua 56 2.3.3.3 Cấu trúc pha tinh thể 57 2.3.3.4 Thành phần nguyên tố 57 Kết luận chương 58 Chương 59 Lắng đọng lớp chức sử dụng PMT màng mỏng cấu trúc Glass/ITO/ZnO/CdS/CuxIn(ZnSn)Sy/Metal phương pháp SSPD 59 3.1 Nghiên cứu lắng đọng lớp ZnO 60 3.1.1 Thực nghiệm 60 3.1.1.1 Chuẩn bị 60 3.1.1.2 Lắng đọng màng ZnO 60 3.1.2 Kết thảo luận 62 3.1.2.1 Khảo sát thời gian lắng đọng màng 62 3.1.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ 63 3.1.3 Kết luận 69 3.2 Nghiên cứu lắng đọng lớp đệm 70 3.2.1 Thực nghiệm 71 3.2.1.1 Chuẩn bị 71 3.2.1.2 Lắng đọng màng CdS 71 3.2.2 Kết thảo luận 72 3.2.2.1 Khảo sát thời gian lắng đọng màng CdS 72 3.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ lắng đọng màng CdS 75 3.2.2.3 Khảo sát tính chất màng In2S3 lắng đọng phương pháp SSPD 79 3.2.3 Kết luận 82 3.3 Nghiên cứu lắng đọng lớp hấp thụ 83 3.3.1 Nghiên cứu lắng đọng lớp Cu2ZnSnS4 phương pháp SSPD .83 3.3.1.1 Chuẩn bị thực nghiệm 83 3.3.1.2 Lắng đọng màng Cu2ZnSnS4 84 3.3.1.3 Khảo sát tính chất màng Cu2ZnSnS4 lắng đọng phương pháp SSPD 84 3.3.2 Nghiên cứu lắng đọng lớp CuInS2 phương pháp SSPD 87 3.3.2.1 Chuẩn bị thực nghiệm 87 3.3.2.2 Lắng đọng màng CuInS2 88 3.3.2.3 Khảo sát tính chất màng CuInS2 lắng đọng phương pháp SSPD 88 Kết luận chương 94 Chương 96 Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất PMT màng mỏng đa lớp cấu trúc ITO/ZnO:n/CdS/CuInS2/Me 96 4.1 Chế tạo PMT cấu trúc ITO/ZnO:n/CdS/CuInS2/Me 97 4.2 Khảo sát thông số PMT-CIS 99 4.2.1 Ảnh hưởng độ mấp mô bề mặt (Rms) lớp ZnO 99 4.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ hoạt động đến thông số PMT-CIS 101 4.3 Chế tạo thử nghiệm pannel PMT-CIS kích thước 20x30 cm2 110 Kết luận chương 113 KẾT LUẬN 115 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 117 BẰNG ĐỘC QUYỀN SÁNG CHẾ 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 PHỤ LỤC I – CÁC BẢN VẼ KỸ THUẬT 126 PHỤ LỤC II – CÁC QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 133 i DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt D Average crystallite size Kích thước tinh thể trung bình E Energy Năng lượng e Electron Điện tử EA Ionization energy Năng lượng ion hóa EC Conduction band energy Năng lượng vùng dẫn EF Fermi energy Năng lượng Fermi Eg Optical band gap energy Độ rộng vùng cấm quang EV Valence band energy Năng lượng vùng hoá trị FF fill factor Hệ số lấp đầy h Hole Lỗ trống J Current density Mật độ dòng Jmax Current density at maximum power output Mật độ dòng cơng suất cực đại JSC Short circuit current density Mật độ dòng ngắn mạch R Resistance between the contacts Điện trở tiếp xúc RS Serial resistance Điện trở nối tiếp Rsh Shunt resistance Điện trở ngắn mạch Rsheet Sheet resistance Điện trở bề mặt t Time Thời gian T Transmitance Độ truyền qua TA Absolute temperature Nhiệt độ tuyệt đối TC Calcined temperature Nhiệt độ ủ ii Te Enviromental temperature Nhiệt độ làm việc, nhiệt độ môi trường TS Substrate temperature Nhiệt độ đế V Voltage Điện áp Vmax Voltage at maximum power output Điện áp công suất cực đại VOC Open circuit voltage Điện áp hở mạch  Absorption coefficient Hệ số hấp thụ  Thickness Chiều dày  Conversion efficiency of the solar cell Hiệu suất chuyển đổi pin mặt trời λ Wavelength Bước sóng λex Excitation wavelength Bước sóng kích thích e Electron mobility Độ linh động điện tử p Hole mobility Độ linh động lỗ trống  Resistivity Điện trở suất 121 [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] J Xu and Y Wang (2013), “Preparation of CuInS2 thin films by paste coating,” Mater Lett., vol 99, p 90–93 J.B Mooney, S.B Radding (1982), Annu Rev Mater Sci Vol 12, p 81 J.F Trigo, B Asenjo, J Herrero, M.T Gutiérrez, (2008) Optical characterization of In2S3 solar cell buffer layers grown by chemical bath and physical vapoedeposition, Solar Energy Materials & Solar Cells 92 (2008) p 1145-1148 K L Chopra, P D Paulson and V Dutta (2004) “Thin-Film Solar Cells: An Overview” Prog Photovolt: Res Appl Vol 12, p 69-92 K Bouabid, A Ihlal, A Outzourhit, and E L Ameziane (2004) Structural and Optical Properties of In2S3 Thin Films Prepared by Flash Evaporation, Active and Passive Electronic Components, Vol 27 4, p 207-214 K Durose, S.E Asher, W Jaegermann, D Levi, B.E McCandless, W Metzger, H Moutinho, P.D Paulson, C.L Perkins, J.R Sites, G Teeter, M Terheggen, (2004) Physical characterization of thin-film solar cells, Prog Photovolt: Res Appl Vol 12, p 177-217 K Ernst, A Belaidi, R Könenkamp, (2003) Solar cell with extremely thin absorber on highly structured substrate, Semicond Sci Technol., Vol 18 p 475-479 K M a Hussain, J Podder, and D K Saha (2012), “Synthesis of CuInS2 thin films by spray pyrolysis deposition system,” Indian J Phys., vol 87, no 2, p 141–146 K Ravichandran, P Philominathan (2009), "Comparative study on structural and optical properties of CdS films fabricated by three different low-cost techniques" Applied Surface Science Vol 255, p 5736-5741 Kai Siemer, Jo Klaer, Ilka Luck, JuK rgen Bruns, Reiner Klenk and Dieter BraKunig, (2001), Efficient CuInS2 solar cells from a rapid thermal process (RTP), Sol Energy Mater Sol Cells Vol 67, p 159-166 Kunihiko Tanaka , Masatoshi Oonuki, Noriko Moritake, Hisao Uchiki (2009) “Cu2ZnSnS4 thin film solar cells prepared by non-vacuum processing” Solar Energy Materials & Solar Cells Vol 93 p 583–587 L Pawlowski (2009), "Suspension and solution thermal spray coatings", Surface & Coatings Technology Vol 203, p 2807-2829 L.D.Partain, (1995) Solar cells and their Applications, John Wiley and Sons [72] M Abaab; M Kanzari; B Rezig; M Brunel (1999) “Structural and optical properties of sulfur-annealed CuInS2 thin films” Solar Energy Materials & Solar Cells Vol 59, p 299-307 [73] M A Green (1992), Solar Cells: Operating principles, technology and system applications, The University of New South Wales, Rosebery [74] M A Green, K Emery, Y Hishikawa, W Warta (2011), "Solar cell efficiency tables (version 37)", Prog Photovolt: Res Appl Vol 19, p 84-92 M a M Khan, S Kumar, M Ahamed, and M S AlSalhi (2012), “Structural and electrical properties of spray deposited thin films of CuInS2 nanocrystals,” Mater Lett., vol 68, p 497–500 M C Baykula , A Balcioglub (2000), "AFM and SEM studies of CdS thin films produced by an ultrasonic spray pyrolysis method", Microelectronic Engineering Vol 51-52, p 703-713 [75] [76] 122 [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] M Gloeckler (2005) “Device physics of Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells” Thesis for the Degree of Doctor of Philosophy, Colorado State University 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 p 1191–1195 M S Tomar, F J Garcia (1981), "Spray pyrolysis ion solar cells and sensors", Prog Crystal Growth Charact Vol 4, p 221-248 M Sabet, M Salavati-Niasari, D Ghanbari, O Amiri, and M Yousefi (2013), “Synthesis of CuInS2 nanoparticles via simple microwave approach and investigation of their behavior in solar cell,” Mater Sci Semicond Process., vol 16, no 3, p 696– 704 M.D Archer, R Hill, (1998) Clean electricity from photovoltaics, Imperial College Press, London, UK N D Sankir, E Aydin, H Unver, E Uluer, and M Parlak (2013), “Preparation and characterization of cost effective spray pyrolyzed absorber layer for thin film solar cells,” Sol Energy, vol 95, p 21–29 N Gupta (2011), "Material selection for thin-film solar cells using multiple attribute decision making approach", Materials and Design Vol 32, p 1667-1671 N Romeo (1979), "Thin film heterojunction solar cells", Materials chemistry Vol 4, p 571-590 N William Shafarman, Susanne Siebentritt and Lars Stolt, (2011) “Handbook of Photovoltaic Science and Engineering: Cu(InGa)Se2 Solar Cells” John Wiley & Sons N.B IBRAHIM, S.M AL-SHOMAR S.H AHMAD (2013) Effect of Annealing Temperature on the Structural and Optical Properties of Nanocrystalline ZnO Thin Films Prepared by Sol-gel Method; Sains Malaysiana Vol 42(12): p 1781–1786 N.Barreau, S.Marsillac , D.Albertini , J.C.Bernede (2003) Structural, optical and electrical properties of b-In2S3-3xO3x thin films obtained by PVD, Thin Solid Films Vol 403 –404 p 331–334 O Amiri, M Salavati-Niasari, M Sabet, and D Ghanbari (2013), “Synthesis and characterization of CuInS2 microsphere under controlled reaction conditions and its application in low-cost solar cells,” Mater Sci Semicond Process., vol 16, no 6, p 1485–1494 P Paulson, R Birkmire, W Shafarman, (2003) “Optical characterization of CuIn1xGaxSe2 alloy thin films by spectroscopic ellipsometry” J Appl Phys Vol 94, p 879–888 P S Patil (1999), "Versatility of chemical spray pyrolysis technique", Mat Chem Phys Vol 59, p 185-198 P S Patil, E A Ennaoui, C D Lokhande, M Mtiller, M Giersig, K Diesner, H Tributsch (1997), "Characterization of ultrasonic spray pyrolysed ruthenium oxide thin films", Thin Solid Films 310, p 57-62 P.M Ratheesh Kumar (2007), Ph.D Thesis, Cochin University of Science and Technology, India P.R Edwards et al, (1998) Proceedings of 2nd World Conference in Photovoltaic Solar Energy Conversion, Vienna, Austria 123 [94] R Mickelsen, Chen W (1981), Proc 15th IEEE Photovoltaic Specialist Conf., p 800804 [95] [96] R Mickelsen, Chen W (1982), Proc 16th IEEE Photovoltaic Specialist Conf., p 781785 R Cayzac, F Boulc’h, M Bendahan, M Pasquinelli, P Knauth, C R Chimie (2008), "Preparation and optical absorption of electrodeposited or sputtered, dense or porous nanocrystalline CuInS2 thin films", Comptes Rendus Chimie Vol 11, p 1016-1022 [97] R Hill (2001), Clean Electricity from Photovoltaics, Imperial College [98] R Krishnakumar, V Subramanian, Y Ramprakash, A S Lakshmanan (1987), "Thin film preparation by spray pyrolysis for solar cells", Mat Chem Phys 15, p 385-395 [99] R R Chamberlin, J S Skarman (1966), "Chemical spray deposition process for inorganic films", J Electrochem Soc Vol 113, p 86-89 [100] R Rajan, A.B Pandit (2001), "Correlations to predict droplet size in ultrasonic atomisation", Ultrasonics 39, p 235-255 [101] R Scheer, (2012) Open questions after 20 years of CuInS2 research, Prog Photovolt: Res Appl., Vol 20 p 507-511 [102] R Scheer, T Walter, H.W Schock, M.L Fearheiley, H.J Lewerenz, (1993) Appl Phys Lett Vol 63, p 3294 [103] R Swapna and M C Santhosh Kumar, (2013) “Growth and characterization of molybdenum doped ZnO thin films by spray pyrolysis,” J Phys Chem Solids, Vol 74, no 3, p 418–425 [104] R.W Birkmire, (2001) “Compound polycrystalline solar cells:: Recent progress and Y2K perspective” Sol Energy Mater Sol Cells Vol 65, p 17 [105] S Wagner, J Shay, P Migliorato, H Kasper, (1974) Appl Phys Lett Vol 25, p 434435 [106] S Gledhill, A Grimm, N Allsop, T Koehler, C Camus, M Lux-Steiner, C-H Fischer (2009), "A spray pyrolysis route to the undoped ZnO layer of Cu(In,Ga)(S,Se)2 solar cells", Thin solid films Vol 517, p 2309-2311 [107] S H Wei, S B Zhang, A Zunger (1999), "Band structure and stability of zincblendebased semiconductor polytypes", Phys Rev Vol B59, p 2478-2481 [108] S M Lee, S Ikeda, Y Otsuka, W Septina, T Harada, and M Matsumura (2012), “Homogeneous electrochemical deposition of in on a Cu-covered Mo substrate for fabrication of efficient solar cells with a CuInS2 photoabsorber,” Electrochim Acta, vol 79, p 189–196 [109] S Oktik (1988), "Low cost non-vacuum techniques for the preparation of thin/thick films for photovoltaic applications", Prog Cryst Growth Charact Vol 17, p 171240 [110] S R Kodigala (2010), "Cu(In1-xGax)Se2 and CuIn(Se1-xSx)2 thin film solar cells", Thin films and nanostructures Vol 45, p 505-679 [111] S Siebentritt, (2011)“What limits the efficiency of chalcopyrite solar cells?” Sol Energy Mater Sol Cells, vol 95, no 6, p 1471–1476 124 [112] Sanjay Kumar Swami, Neha Chaturvedi, Anuj Kumar, Viresh Dutta (2015) “Effect of deposition temperature on the structural and electrical properties of spray deposited kesterite (Cu2ZnSnS4) films” Solar Energy Vol 122, p 508–516 [113] Shiyou Chen, X G Gong,Aron Walsh,and Su-Huai Wei (2009), Crystal and electronic band structure of Cu2ZnSnX4 (X= S and Se) photovoltaic absorbers, APPLIED PHYSICS LETTERS Vol 94, 041903 [114] T A Gessert, S Wei, J Ma, D S Albin, R G Dhere, J N Duenow, D Kuciauskas, A Kanevce, T M Barnes, J M Burst, W L Rance, M O Reese, and H R Moutinho (2013), “Solar Energy Materials & Solar Cells Research strategies toward improving thin- fi lm CdTe photovoltaic devices beyond 20 % conversion ef fi ciency,” Sol Energy Mater Sol Cells [115] T K Todorov, J Tang, S Bag, O Gunawan, T Gokmen, Y Zhu, and D B Mitzi, (2013) Beyond 11% Efficiency: Characteristics of State-of-the-Art Cu2ZnSn(S,Se)4 Solar cells Advanced Energy Materials, Vol 3, p 34-38 [116] T Kojima, T Koyanagi, K Nakamura, T Yanagisawa, K Takahisa, M Nishitani and T Wada, (1998) “Stability of Cu(In,Ga)Se2 solar cells and evaluation by C–V characteristics” Sol Energy Mater Sol Cells Vol 50, p 87-95 [117] T Markvart and E Sciences, (2012) Solar Cells: Materials, Manufacture and Operation The Boulivard Langford Lane Kidlington Oxford UK [118] T Markvart, L Castañer, (2003) Practical handbook of photovoltaics: Fundamentals and applications, Elsevier [119] T Ryo, D C Nguyen, M Nakagiri, N Toyoda, H Matsuyoshi, S Ito (2011), "Characterization of superstrate type CuInS2 solar cells deposited by spray pyrolysis method", Thin solid films Vol 519, p 7184-7188 [120] Teny Theresa John (2004), Ph.D Thesis, Cochin University of Science and Technology, India [121] Teny Theresa John, C Sudha Kartha, K.P Vijayakumar, T Abe, Y Kashiwaba, (2005) Appl Surf Sci Vol 252, p 1360 [122] Tina Sebastian (2009) “Automation of Chemical Spray Pyrolysis Unit and Fabrication of Sprayed CuInS2/In2S3 Solar Cell” Thesis submitted to Cochin University of Science and Technology [123] V Avrutin, N Izyumskaya, H Morkoc (2011), "Semiconductor solar cells: Recent progress in terrestrial applications", Superlattices and Microstructures Vol 49, p 337-364 [124] V Bilgin, S Kose, F Atay, I Akyuz (2005), "The effect of substrate temperature on the structural and some physical properties of ultrasonically sprayed CdS films", Materials Chemistry and Physics Vol 94, p 103-108 [125] V V Tyagi, N a a Rahim, N a Rahim, and J a L Selvaraj (2013), “Progress in solar PV technology: Research and achievement,” Renew Sustain Energy Rev., vol 20, p 443–461 [126] W G Adams and R E Day Proc Royal Society, London A2S 113 [127] W M Sears, M A Gee (1988), "Mechanics of film formation during the spray pyrolysis of tin oxide", Thin solid films Vol 165, p 265-277 [128] W Wang, M T Winkler, O Gunawan, T Gokmen, T K Todorov, Y Zhu, and D B Mitzi (2014) Device Characteristics of CZTSSe Thin-Film Solar Cells with 12.6% Efficiency Advanced Energy Materials, vol 4, p 1-5 [129] Walter et al (1995), 13th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Nice, France 125 [130] Wei, Su-Huai; Zunger, Alex, (1998) “Calculated natural band offsets of all II–VI and III–V semiconductors: Chemical trends and the role of cation d orbitals” Appl Phys Lett Vol 72, p 2011–2013 [131] X L Zhu, Y M Wang, Z Zhou, a M Li, L Zhang, and F Q Huang (2013), “13.6%-efficient Cu(In,Ga)Se2 solar cell with absorber fabricated by RF sputtering of (In,Ga)2Se3 and CuSe targets,” Sol Energy Mater Sol Cells, vol 113, p 140–143 [132] X Wu, J.C Keane, R.G Dhere, C DeHart, A Duda, T.A Gessert, S Asher, D.H Levi, P Sheldon, (2001) Proceedings of the 17th Eur Photovolt Sol Energy Conf p 995 [133] Y Shi, Z Jin, C Li, H An, J Qiu (2006), "Effect of [Cu]/[In] ratio on properties of CuInS2 thin films prepared by successive ionic layer absorption and reaction method", Applied Surface Science Vol 252, p 3737-3743 [134] Y Tanaka et al., (2001) Proceedings of the 17th European Solar Energy Conference, Munich, Germany [135] Y Aoun, B Benhaoua , B Gasmi , and S Benramache (2015); Structural, optical and electrical properties of zinc oxide thin films deposited by a spray pyrolysis technique; Journal of Semiconductors Vol 36, No [136] Y D Fraga, T Stoyanova Lyubenova, R Martí, I Calvet, E Barrachina, J.B Carda (2016), Ecologic ceramic substrates for CIGS solar cells Ceramics International, Vol 42, Issue 6, p 7148–7154 [137] http://www.nrel.gov.in [138] http://khoahoc.tv/ [139] http://sites.agu.org/ [140] http://www.landartgenerator.org/ [141] https://www.sciencedaily.com/ [142] https://www.wikipedia.org/ 126 PHỤ LỤC I – CÁC BẢN VẼ KỸ THUẬT 01 – Đầu phun nhiệt phân 127 02 – Bộ định hướng khí cho đầu rung siêu âm 128 03 – Sơ đồ mạch điện phận điều khiển quay cho đầu rung siêu âm 129 130 04 – Sơ đồ mạch điện pannel PMT-CIS Sơ đồ phay thủng làm cửa sổ cho phần tử PMT 131 Sơ đồ phay bậc thang giá đỡ cho phần tử PMT pannel 132 Sơ đồ mạch in tạo đầu điện cực ghép nối pannel 133 PHỤ LỤC II – CÁC QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 01 – Quy trình cơng nghệ lắng đọng màng mỏng ZnO [4] Zn(CH3COOH) CM = 0,2 M Dung dịch precusor Phương pháp USP Ủ nhiệt + TC = Ts + t = 30 + Môi trường N2 Màng mỏng ZnO Khuấy TC = 25 oC t = 10 134 02 – Quy trình cơng nghệ lắng đọng màng mỏng CdS [4] CdCl2 CM = 0,05 M (NH2)2CS CM = 0,1 M Dung môi: Nước khử ion [Cd]/[S] = 1:2 Dung dịch precusor tiền chất Phương pháp USP Ủ nhiệt + TC = Ts + t = 30 + Môi trường N2 Màng mỏng CdS Khuấy T = 25 oC t = 10 135 03 – Quy trình cơng nghệ lắng đọng lớp hấp thụ CuInS2 [4] (NH2)2CS CM = 0,02 M (1) InCl3 CM = 0,02 M CuCl2 CM = 0,02 M (2) (3) Dung môi: Nước khử ion 1) [Cu]/[In] = 1,0; [S]/[Cu] = 5,0 2) [Cu]/[In] = 1,1; [S]/[Cu] = 5,0 Dung dịch precusor tiền chất Phương pháp USP Màng CuInS2 trung gian Ủ nhiệt + T C = TS + t = 45 + Mơi trường khơng khí Màng CuInS2 sau Khuấy T = 25 oC t = 10 Ủ nhiệt + T C = TS + t = 20 + Mơi trường khơng khí n lần ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM PHI HÙNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHUN PHỦ NHIỆT PHÂN QUAY ĐẦU PHUN VÀ HỖ TRỢ SIÊU ÂM CHẾ TẠO CÁC PHẦN TỬ PIN MẶT TRỜI HỌ Cux(In,Zn,Sn)Sy. .. lớn… Để thực mục tiêu này, chọn hướng nghiên cứu: 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 làm đề tài... đọng nhiều phương pháp khác phương pháp phương pháp lắng đọng bể hóa học, phương pháp bay vật lý (PVD), phương pháp phun nhiệt phân [44,93,36] Pin mặt trời sở lớp hấp thụ CdTe PMT chế tạo theo