Vật liệu Cu-chacopyrite cú cụng thức cấu tạo AIBIIICVI2 (A: Cu; B: Al, Ga, In và C: S, Se, Te) là một trong những vật liệu đƣợc quan tõm nhất trong cỏc ứng dụng quang điện [149], [73], [77] . Hiện nay, hiệu suất chuyển đổi cao nhất trong thế hệ PMT màng mỏng là PMT
Tiếp xỳc mặt trƣớc Lớp cửa sổ/Lớp đệm Lớp hấp thụ Tiếp xỳc mặt sau Đế cỏch điện Tiếp xỳc mặt trƣớc Lớp cửa sổ/Lớp đệm Lớp hấp thụ Tiếp xỳc mặt sau Đế cỏch điện (a) (b) h h
Cu(In,Ga)Se2 ( = 20,3%) [102], [58], [144]. Tuy nhiờn, cụng nghệ chế tạo Cu(In,Ga)Se2 vẫn cũn một số vấn đề khú khăn nhƣ: [67], [145], [148]
Để đạt hiệu suất quang điện cao, cần phải điều khiển thành phần hợp thức của cỏc của cỏc nguyờn tố trong Cu(In,Ga)Se2.
Theo quan điểm mụi trƣờng xanh, sự hiện diện của Se trong thành phần lớp hấp thụ và quỏ trỡnh selen húa cỏc precursor kim loại trong mụi trƣờng ỏp suất khớ H2Se là một vấn đề khú khăn cần khắc phục do độc tớnh cao của Se.
Để giải quyết cỏc vấn đề trờn, một trong cỏc hƣớng tiếp cận là sử dụng vật liệu ba nguyờn tố CuInS2. Vật liệu CuInS2 đang thu hỳt sự quan tõm nghiờn cứu rất lớn của cỏc phũng thớ nghiệm trờn thế giới và cỏc kết quả nghiờn cứu gần đõy cho thấy triển vọng vụ cựng to lớn khi sử dụng vật liệu này làm lớp hấp thụ trong PMT màng mỏng [9], [32], [48], [65], [66], [77], [83], [93], [117]. Vật liệu CuInS2 cú một số ƣu điểm nổi bật nhƣ sau [146], [59]:
Độ rộng vựng cấm thẳng Eg 1,53 eV là giỏ trị lý tƣởng để hấp thụ tối ƣu phổ mặt trời.
Khụng chứa cỏc nguyờn tố cú độc tớnh.
Pin mặt trời CuInS2 đó cải thiện đỏp ứng xanh, tổn hao hiệu suất thấp tại nhiệt độ làm việc và ổn định dƣới bức xạ cao tốt hơn so với cỏc PMT sử dụng lớp hấp thụ cú độ rộng vựng cấm thấp.
Lớp hấp thụ CuInS2 cú thể lắng đọng bằng phƣơng phỏp phun phủ nhiệt phõn và điều này cho phộp hạ thấp giỏ thành sản phẩm.
Cỏc khảo sỏt trờn cho thấy, vật liệu CuInS2 hoàn toàn đỏp ứng tiờu chớ lựa chọn vật liệu cho PMT màng mỏng và cho phộp lắng đọng pin mặt trời CuInS2 hiệu suất cao, độ ổn định cao với quy trỡnh cụng nghệ đơn giản và giỏ thành thấp.
Hiện nay, PMT trờn cơ sở lớp hấp thụ CuInS2 đạt đến hiệu suất chuyển đổi cao nhất 12,7% [30], [1]. Tuy nhiờn, theo tớnh toỏn lý thuyết hiệu suất chuyển đổi quang điện của PMT CuInS2 vẫn cũn rất thấp so với giới hạn lý thuyết (xem bảng 1.2).Từ kết quả tớnh toỏn lý thuyết cho thấy, tiềm năng của PMT trờn cơ sở lớp hấp thụ CuInS2 là hết sức to lớn. Vỡ vậy, hệ vật liệu CuInS2 vẫn đƣợc tiếp tục nghiờn cứu ở nhiều phũng thớ nghiệm trờn thế giới. Cỏc nghiờn cứu này đƣợc phỏt triển theo một số hƣớng nhƣ:
Nghiờn cứu cải thiện quy trỡnh cụng nghệ chế tạo.
Thử nghiệm cỏc cấu trỳc khỏc nhằm nõng cao điện ỏp hở mạch, hiệu suất chuyển đổi quang điện và giảm giỏ thành sản phẩm.
Bảng 1.2 Cỏc thụng số đặc trưng của PMT CuInS2 lý tưởng và PMT CuInS2 thực đạt hiệu suất cao nhất hiện nay [1],[30]
Thụng số Pin CuInS2 lý tƣởng Pin CuInS2 thực
Mật độ dũng ngắn mạch JSC, mA/cm2 27,1 24,3
Điện ỏp hở mạch VOC , mV 1249 729,4
Hệ số lấp đầy ff, % 90,1 71,7