6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
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 được 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:
Lớp hấp thụ 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 bước sóng ánh sáng phù hợp với phổ mặt trời. Ngoài ra sau khi sinh cặp điện tử - lỗ trống tạo thành các hạt tải điện, các hạt tải điện này cần phải được 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 thước hạt lớn.
Ngoài ra, trong pin mặt trời cần phải có một lớp phía trên lớp hấp thụ ánh sáng, lớp này có khả năng truyền qua cao đặc biệt là khả năng truyền qua trong vùng ánh sáng mặt trời có cường độ lớn và điện trở thấp để các hạt tải điện dễ dàng di chuyển về phía điện cực. Lớp này gọi là lớp điện cực cửa sổ. Cấu trúc pin mặt trời cũng phải đảm bảo phần lớn các hạt tải điện được sinh cặp trong lớp hấp thụ ánh sáng có thể di chuyển về phía các điện cực trước khi tái hợp. Để thực hiện điều này, pin mặt trời phải được thiết kế các lớp đệm có mức năng lượng phù hợp để hạn chế sự tái hợp của cặp điện tử
- lỗ trống.
Cấu trúc chung hiện nay của pin mặt trời màng mỏng chuyển tiếp dị chất gồm các lớp sau:
Lớp tiếp xúc mặt trước (điện cực trước)
Lớp cửa sổ
Lớp đệm
Lớp hấp thụ
Lớp tiếp xúc mặt sau (điện cực sau)
Đế cách điện
Pin mặt trời màng mỏng thường có hai cấu trúc cơ bản: cấu trúc thuận (substrate) (hình 1.12a) và cấu trúc đảo (superstrate) (hình 1.12b).
Hình 1.12. Cấu trúc của pin mặt trời màng mỏng đa lớp a) Cấu trúc thuận và b) Cấu trúc đảo
Sự khác nhau cơ bản giữa hai cấu trúc này là trong cấu trúc thuận, ánh sáng đến trực tiếp lớp tiếp xúc mặt trước. Trong khi đó, với cấu trúc đảo ánh sáng phải đi xuyên qua đế trước khi đến tiếp xúc mặt trước.
Đối với cấu trúc của pin mặt trời màng mỏng CZTS thường được sử dụng các cấu trúc như sau:
- Cấu trúc thuận: Glass/Me/CZTS/lớp đệm/ZnO/Me (hình 1.13a)
- Cấu trúc đảo: Glass/ZnO/lớp đệm/CZTS/Me (hình 1.13b)
Hình 1.13. a) Cấu trúc thuận và b) Cấu trúc đảo của pin mặt trời màng mỏng CZTS