4. Phƣơng pháp nghiên cứu
1.4.2. Cấu tạo và chức năng của các lớp
Pin mặt trời có cấu tạo cơ bản là một lớp chuyển tiếp p-n và đƣợc gắn điện cực ở hai phía để nối với mạch ngoài. Tuy nhiên, khi nghiên cứu cấu trúc, để chế tạo pin mặt trời có hiệu suất cao, cần chú ý các vấn đề sau [2], [9], [33].
- Lớp hấp thụ (loại dẫn p) phải có khả năng hấp thụ nhiều nhất ánh sáng chiếu tới để sinh cặp điện tử - lỗ trống. Để đảm bảo điều này thì lớp hấp thụ ánh sáng phải có khả năng hấp thụ tốt các bƣớc sóng ánh sáng phù hợp với phổ mặt trời. Sau khi phát sinh cặp điện tử - lỗ trống tạo thành các hạt tải điện, các hạt tải điện này cần phải đƣợc di chuyển dễ dàng về phía các điện
cực để hạn chế sự tái hợp. Do đó, lớp hấp thụ ánh sáng cần phải có cấu trúc tinh thể, kích thƣớc hạt lớn.
- Lớp ở trên lớp hấp thụ ánh sáng phải có loại dẫn n, lớp này có khả năng truyền qua cao đặc biệt là khả năng truyền qua trong vùng ánh sáng mặt trời có cƣờng độ lớn và có điện trở thấp để các hạt tải điện dễ dàng di chuyển về phía điện cực. Lớp này gọi là lớp cửa sổ. Cấu trúc pin mặt trời cũng phải đảm bảo phần lớn các hạt tải điện đƣợc phát sinh trong lớp hấp thụ ánh sáng có thể di chuyển về phía các điện cực trƣớc khi tái hợp. Để tăng khả năng này, pin mặt trời đƣợc thiết kế thêm các lớp đệm (loại dẫn n) xen giữa lớp hấp thụ, lớp cửa sổ có mức năng lƣợng phù hợp để hạn chế sự tái hợp của cặp điện tử - lỗ trống.
Cấu trúc điển hình của pin mặt trời màng mỏng đơn lớp chuyển tiếp dị chất gồm các lớp sau [3]:
Lớp tiếp xúc mặt trƣớc (điện cực trƣớc)
Lớp cửa sổ
Lớp đệm
Lớp hấp thụ
Lớp tiếp xúc mặt sau (điện cực sau)
Đế cách điện
Đối với cấu trúc của pin mặt trời màng mỏng CZTSSe thƣờng đƣợc sử dụng các cấu trúc nhƣ sau:
Cấu trúc thuận: Glass/Me/CZTSSe/lớp đệm/ZnO/Ag (hình 1.19a)
Hình 1.19. a) Cấu trúc thuận và b) Cấu trúc đảo của pin mặt trời màng mỏng CZTSSe
Sự khác nhau cơ bản giữa hai cấu trúc này là trong cấu trúc thuận, ánh sáng đến trực tiếp từ lớp tiếp xúc mặt trƣớc. Trong khi đó, với cấu trúc đảo ánh sáng phải đi xuyên qua đế kính trƣớc khi đến tiếp xúc mặt trƣớc.