ƢỜN

O

P
N

M

N

N

UÂN

ÊN ỨU V
Ế
O P N MẶ
Ờ
Cu(Zn,Sn)(S,Se)2 VÀ Cu(In,Ga)(S,Se)2

– 2017


iii



ỜI CA

A ................................................................................................................. i


3.

tƣ n và p ạm v n

n cứu .................................................................................. 3

4. Nội dung nghiên cứu........................................................................................................ 3
5. P ƣơn p
.Ýn
7.

a

pn

n cứu ................................................................................................ 4

oa ọc và t ực t n của lu n n ................................................................... 5

ữn đón

óp mớ của lu n n .................................................................................. 5

CHƢƠ G 1: TỔ G
CIGSSe........................8
1.1

QUA

VỀ


Pin mặt tr i khi kh ng

1.2.2

ặ tr ng I-V

Pin mặt tr i khi

1.3

hiếu s ng ............................ 16
hiếu sáng ....................................... 20

C c t ôn s đặc trƣn của P n mặt trờ ......................................................... 21

1.3.1 Thế hở m h (VOC) .......................................................................................... 21
1.3.2 M t
1.3.3

òng iện ngắn m h (JSC) .................................................................. 22

iểm l m việ

ó

ng su t l n nh t (Pmax) .................................................... 23

1.3.4 Hệ số iền ầy (FF) ......................................................................................... 24
1.3.5 Hiệu su t (η) .................................................................................................... 24


1.7

ớp đ ện cực cửa sổ ........................................................................................... 31

1.8

ớp đ ện cực tr n ............................................................................................... 32

1.9

ớp ấp t ụ n s n CZTSSe và CIGSSe .................................................... 32

1.9.1 V t liệu ZTSSe v
1.9.2 L p h p th

IGSSe ........................................................................... 32

nh s ng ZTSSe v

IGSSe ..................................................... 34

1.9.2.1

Ph ơng ph p ồng ố

y ..................................................................... 34

1.9.2.2


CỰC DƢỚI BẰ G
PHƢƠ G PHÁP PHÚ XẠ................................................. 38

2.1

G ớ t ệu ệ p ún xạ đƣ c dùn tron n

2.2

Tạo màn

n cứu và c ế tạo màn

o ... 38

olybdenum 1 lớp bằn p ún xạ sử dụn n uồn DC ................. 40

2.2.1 Quy tr nh t o m ng Mo 1 l p ằng phún x sử
2.2.2 Kết qu t o m ng Mo 1 l p ằng phún x sử
2.3

IGS ................ 35

C ế tạo màn

ng nguồn
ng nguồn

.................... 40
....................... 41


m ính

àn

v s u khi Selen ho ........................... 49

m ng Mo 2 l p tr

v s u khi Selen ho .............. 50

o 3 lớp vớ 200 nm p ún xạ bằn n uồn RF b n tr n ...... 51

2.4.1 Quy tr nh phún x t o m ng Mo 3 l p v i 200 nm phún x
2.4.2 Kết qu
2.5

t

ằng nguồn RF . 51

.............................................................................................. 52

Kết lu n .............................................................................................................. 53


v
CHƢƠ G 3: NGHIÊN
SỔ...........................54
3.1


3.1.3 Quy tr nh t o m ng gNW/ZnO ..................................................................... 57
3.1.4 Ph n tí h kết qu t o m ng gNW/ZnO ằng L ....................................... 58
3.1.4.1

Ảnh FESEM ề mặt m ng ....................................................................... 58

3.1.4.2

Phổ truyền qu v

3.1.4.3

iện trở ề mặt v

3.1.4.4

lệ h truyền qu
lệ h iện trở ề mặt

t ơng qu n giữ hệ số truyền qu v

3.1.5 Ph n tí h lý o gi m

m ng ............................... 60
m ng ....................... 63

iện trở ề mặt ........................ 64

iện trở m ng gNW/ZnO so v i m ng gNW .... 65


in n no ...................... 73

4.1.5 Kết qu nghiên c u tổng h p h t nano CZTS ................................................. 75
4.1.5.1

Gi n ồ XR ........................................................................................... 75

4.1.5.2

Ảnh FESEM ............................................................................................ 76

4.1.5.3

Phổ E S .................................................................................................. 77

4.1.5.4

Phổ h p th

4.1.5.5

Kết lu n ................................................................................................... 81

nh s ng ............................................................................... 80

4.1.6 Kết qu nghiên c u tổng h p h t nano CIGS .................................................. 81
4.2

C ế tạo lớp ấp t ụ n s n CZTSSe và CIGSSe ........................................ 85


u hế t o m ng IGSSe ằng Selen ho m ng IGS ..................... 94

4.2.5.1

Gi n ồ XR m ng IGSSe ................................................................... 94

4.2.5.2

Ảnh FESEM m ng IGSSe .................................................................... 95

4.2.5.3

Phổ E S m ng IGSSe v tỉ lệ Se/(S+Se) ............................................. 97

Hoàn t ện tế bào P n mặt trờ CZTSSe và CIGSSe ...................................... 98

4.3.1 Kết qu

o ặ tr ng I-V c a Pin mặt tr i CZTSSe........................................ 99

4.3.2 Kết qu

o ặ tr ng I-V c a Pin mặt tr i CIGSSe ...................................... 101

4.4

Kết lu n ............................................................................................................ 103

KẾT UẬ VÀ KIẾ


1

e

Electron

2

EV

Valence energy

Năng l

ng vùng hoá trị

3

EC

Conduction band energy

Năng l

ng vùng

4

EF


Ingược

òng iện ng

9

Ithuận

òng iện thu n

10

Ik.tán

òng iện khuếch tán

11

Itrôi

12

Imp

13

ISC

14


Sheet resistance

iện trở ề mặt

20

T

Transmitance

21

U

Hiệu iện thế tổng

22

Ut.xúc

Hiệu iện thế tiếp xúc

23

Ungoài

Hiệu iện thế ngoài

24

T n t ến V ệt
iện tử

r ng vùng

n

m

c

òng iện trôi
òng iện ở iểm ng su t
i
ng
òng ngắn m h
M t
òng iện t i iểm ph t
ng su t
i
M t
òng ngắn m h
Hằng số Boltzmann

Voltage at maximum power
output
Open circuit voltage

Resistivity



λ

31



32

/☐

33

ΦH

34

AM

35

AgNW

i l ng Haccke
Hệ số lan truyền ánh sáng trong
khí quyển
Màng dây nano B c

36


CdS

Cadmium sulfide

41

CIGSSe

Cu(In,Ga)(S,Se)2

42

CIGS

Cu(In,Ga)S2

43

CIS

CuInS2

44

CZTSSe

Cu(Zn,Sn)(S,Se)2

45


Hiển vi iện tử qu t ph t x
tr ng
Oxít thiế ph t p Flo

50

ITO

51

JCPDS

52

MFC

Oxít thiế - indium
y n hung về ti u huẩn nhiễu
x
v t liệu
B iều khiển l u l ng khí

53

sccm

54

SUN


58

XRD

Nhiễu x ti X

59

XPS

X-ray diffraction
X-ray Photoelectron
Spectroscopy

ơn vị iện trở

Ohm
Ohm per square
(Sheet Resistance Unit)

Air Mass

ơn vị iện trở bề mặt

L ul
C

ng

ng khí (mL/phút)


nhiệt

phun nóng

khác nhau. .................................................................................................................... 76
ng 4-3:

th ng số ặ tr ng Pin mặt tr i ZTSSe theo nhiệt

ng 4-4:

th ng số ặ tr ng Pin mặt tr i IGSSe theo l

Selen ho . ............. 93

ng Se ùng Selen ho . ... 94


x

NH MỤ H NH V

TH

Hình 1-1: H nh nh về m t số lo i Pin mặt tr i: Sili
tinh thể ( ); Sili ơn tinh thể ( );
CIGSSe (c); CZTSSe (d). .............................................................................................. 9
lo i Pin mặt tr i v hiệu su t


Pin mặt tr i ơn l p ( ) v Pin mặt tr i

Hình 1-8: Hệ thống o ặ tr ng I-V

n ằng. ........ 13

Pin mặt tr i. ......... 14
l p ( ). ...................... 15

Pin mặt tr i. ...................................................... 16

Hình 1-9: S thu hẹp vùng iện tí h kh ng gi n
Pin mặt tr i khi ph n
thu n v
kh ng
hiếu s ng. ............................................................................................... 17
Hình 1-10: Gi n ồ năng l ng
Pin mặt tr i khi ph n
thu n v kh ng
hiếu
sáng. ............................................................................................................................. 18
Hình 1-11: S mở r ng vùng iện tí h kh ng gi n
Pin mặt tr i khi ph n
ng
v
kh ng
hiếu s ng. ............................................................................................... 19
Hình 1-12: Gi n ồ năng l

ng


Hình 1-17: Ánh s ng mặt tr i t i tr i

t ( ); v m t số phổ huẩn ( ). ........................... 25

Hình 1-18: Sơ ồ m h iện th y thế

Pin mặt tr i khi x t Rs và Rsh. .......................... 26

Hình 1-19:
Hình 1-20:

ng ặ tr ng I-V

m t Pin mặt tr i IGSSe. ....................................... 27

u trú Pin mặt tr i ZTSSe v

Hình 1-21: Gi n ồ năng l

IGSSe. [103][75]. .................................... 28

ng Pin mặt tr i ZTSSe v

Hình 1-22:

u trú m ng tinh thể v t liệu ZTS v

Hình 1-23:


y 100 nm. ..................... 42


xi
Hình 2-5: Ảnh FESEM mặt ắt v ề mặt
m ng Mo 2 l p phún x ở p su t 2 mtorr
(a,b) và 5 mtorr (c,d). ................................................................................................... 43
Hình 2-6: Ảnh FESEM mặt ắt v ề mặt s u Selen hó
m ng Mo 2 l p p su t phún
x 2 mtorr ( ; ) 3 mtorr ( ; ) 4 mtorr (e;f) v 5 mtorr (g;h). .................................... 45
Hình 2-7: Thành phần Se s u khi Selen hó trong

m ng Mo 2 l p. ............................ 47

Hình 2-8: Ảnh E S line-S n ề mặt s u khi Selen hó

m ng Mo 2 l p. .................. 48

Hình 2-9: Gi n ồ XR
m ng Mo 2 l p s u khi Selen hó v i p su t phún x 2 mtorr
(a), 3 mtorr (b), 4 mtorr (c), và 5 mtorr (d).................................................................. 49
Hình 2-10: iện trở

m ng Mo 2 l p: iện trở ề mặt ( ) v

Hình 2-11: M ng Mo 3 l p phún x

iện trở su t ( ). ...... 50

ằng nguồn RF. ........................................................ 52

ALD. ............................................................................................................................ 58
Hình 3-7: Ảnh FESEM
m ng gNW/ZnO theo số hu kỳ L : 0 hu kỳ (a,b); 100
hu kỳ (c,d); 200 hu kỳ (e,f); 300 hu kỳ (g,h); 400 hu kỳ (i,j) và 500 chu kỳ (k,l).
..................................................................................................................................... 60
Hình 3-8:
truyền qu m ng gNW v
gNW/ZnO theo số hu kỳ L kh nh u:
100 hu kỳ ( ); 200 ( ); 300 ( ); 400 ( ); 500 hu kỳ (e) v
lệ h truyền qu (f). .. 62
Hình 3-9:
( )v
Hình 3-10:

iện trở ề mặt
m ng gNW v gNW/ZnO v i theo số hu kỳ L
lệ h iện trở ( ). ........................................................................................... 64
il

ng H

ke theo số hu kỳ L . .......................................................... 65

Hình 3-11: Sơ ồ m h iện t ơng

ơng

m ng gNW/ZnO. ................................... 66

Hình 3-12: Phổ XPS m ng gNW/ZnO v

tổng h p t i

nhiệt

phun nóng 195 ( )

205 (b); 215 (c); 225 (d); 235 (e) và 245 C (f)........................................................... 78


xii
Hình 4-5: Th nh phần

nguy n tử trong v t liệu ZTS t i

Hình 4-6: Phổ h p th

nhiệt

phun nóng. .... 79

nh s ng h t n no ZTS. ............................................................... 80

Hình 4-7: Gi n ồ XR

h t n no IGS theo nhiệt

phun nóng. ....................... 82

Hình 4-8: Ảnh FESEM



Selen ho . ............................. 89

m ng ZTS tr n ế Mo tr

v s u khi Selen ho (

lệ h vị trí ỉnh (112) trong h nh nhỏ). ......................................................................... 90
Hình 4-14: Ảnh FESEM mặt ắt ng ng v

ề mặt

m ng ZTSSe theo nhiệt

Selen

hoá: 470 (a,b); 490 (c,d); 510 (e,f) và 530 C (g,h). .................................................... 91
Hình 4-15: Ảnh FESEM mặt ắt ng ng m ng Mo/ ZTSSe v kết qu

o E S. .............. 92

Hình 4-16: Ảnh FESEM mặt ắt ng ng m ng Mo/ ZTSSe khi tăng hiều

y l p ZTS

Selen ho t i 510 C và 530 C. ................................................................................. 93
Hình 4-17: Gi n ồ XR

m ng IGSSe theo theo l



ng Se ùng Selen ho . 101


1

Ở

ẦU

1. Lý do chọn đề tài
Theo tính to n trong kị h

n lue M p

ơ qu n Năng l

ng Quố tế (IE )

ến

năm 2050

iện mặt tr i sẽ óng góp t 20% ến 25% l

ng iện năng tr n to n thế gi i.

Trong ó

iện mặt tr i h yếu v n

ng v i l

ng t i t o

ến năm 2020 tỉ lệ iện

tm

20% v o năm 2050

ng iện năng h ng năm l 210 tỉ kWh. iều n y ho th y iện mặt tr i sẽ óng

v i trò r t qu n trọng trong t ơng l i gần.
Hiện n y y u ầu h gi th nh s n phẩm Pin mặt tr i ể húng ó thể
ng năng l

ng kh

nh Th n

ầu mỏ Th y iện

nh kho họ tr n to n thế gi i.

toán chung

u về Pin mặt tr i tr n nhiều ph ơng iện kh
h ởng tr

nh tr nh v i


l p ã

l p… Mặ

ù Pin mặt

t hiệu su t l n ến 46% nh ng ó gi th nh cao nên hầu hết s n phẩm

th ơng m i hiện n y
Sili

IGS Pin mặt tr i CdTe, Pin mặt tr i

tinh thể; vô

o gồm: Pin mặt tr i Silic ( o gồm

tinh thể), các lo i Pin này hiện

ến 25% Pin mặt tr i

IGS

ng

ng

Pin Sili


nh Pin mặt tr i
ng nhiều

do gây

lo i Pin mặt tr i th việ

h i dùng ể hế t o Pin ũng l yếu tố r t qu n trọng.

Te hiện n y mặ

ù ó hiệu su t

mium l kim lo i nặng thu

nhóm g y

o, tuy nhiên,

y l lo i Pin

m nh v

ó ũng l lý

n trở l n ho việ ph t triển lo i Pin này.

T i Việt N m việ nghi n

u v

Bách Khoa H N i ũng ã nghi n u về Pin mặt tr i IS v ó m t số công ố tr n T p
chí quố tế [94,101]. T i Viện Kho họ v t liệu Viện H n l m Kho họ v
ng nghệ
Việt Nam, thầy Nguyễn Qu ng Liêm ùng nhóm nghi n u ũng ã nghi n u về h t
l ng tử v tính h t qu ng
h t IS v ZTS [95]; thầy L Văn Hồng v thầy Ph m
Duy Long ùng nhóm nghi n u ã nghi n u về Pin mặt tr i sử ng h t nh y qu ng
DSSC (Dye Sensitized Solar Cells) [14]. T i Tr ng
i họ
ng nghệ
i họ Quố
Gi H N i thầy Nguyễn Năng ịnh ùng nhóm nghi n u ũng ã nghi n u về Pin
mặt tr i SS [71]. Ngo i r t i Trung t m n no v năng l ng (NE ) thầy Nguyễn
Ho ng L ơng ùng nhóm nghi n u ũng ã nghi n u về Pin mặt tr i ùng v i
hệ
o I-V iện trở ề mặt tính h t qu ng
m ng mỏng.
Pin mặt tr i CZTSSe sử
h p th

ng v t liệu Cu(Zn,Sn)(S,Se)2 (gọi tắt l CZTSSe) l m l p

nh s ng; òn Pin mặt tr i CIGSSe sử

CIGSSe) làm l p h p th

nh sáng.

y l h i trong số


y l hiệu su t khá cao so v i mặt bằng chung về hiệu su t các Pin

mặt tr i có trên thị tr

ng hiện nay. So v i Pin mặt tr i IGSSe Pin mặt tr i ZTSSe sử

ng

nguy n tố ó trữ l

tr i ZTSSe ũng ã
u hế t o v i hiệu su t
ph p sử

ng l n v rẻ tiền là Zn và Sn th y thế ho In v Ga. Pin mặt
nhóm nghi n
t

u t i phòng thí nghiệm

o nh t là 12,6% [103]; Pin

ng ung m i Hy r zine ể hò t n

ể hế t o l p màng h p th

v t liệu

hế t o ằng ph ơng


IGSSe ều ã ó


3
những

tiến l n về hiệu su t trong th i gi n gần

2017 ũng ã ó m t số
h ng tỏ việ nghi n
M t

ng ố qu n trọng về

u v ph t triển

h tiếp

n kh

ng ung m i

h t n no

ZTSSe v

ZTS v

nh s ng ho Pin mặt tr i


việ sử

Selen hoá nhằm t o

kết tinh tốt v

u iểm

h t n no n y v

IGSSe. Ph ơng ph p n y tránh

p. S u ó m ng ZTS v

CZTSSe và CIGSSe ó kí h th

Nam.

ng ó nhiều tiềm năng.

h i Hy r zine v kh ng y u ầu m i tr

ph ơng ph p ã ề

ơn gi n tố

òng Pin n y

ng ph ơng ph p t o m ng ằng


Tổng h p thành công h t n no CZTS và CIGS ơn ph kí h th

h t nhỏ

i 30

nm, t ơng ối ồng ều, và phân tán tốt trong dung môi hữu ơ.
Chế t o thành công l p h p th

nh s ng CZTSSe và CIGSSe ơn ph

ó

kết tinh

cao, và h t tinh thể l n.
Chế t o thành công l p iện
Chế t o thành công tế

ử sổ ó

truyền qu

ov

iện trở ề mặt th p.

o Pin mặt tr i CZTSSe và CIGSSe ó hiệu su t huyển ổi

quang- iện vào kho ng 4%.


Mo


4
- hế t o m ng Mo tr n ế th y tinh ằng ph ơng ph p phún x sử

ng nguồn m t

hiều (DC) v xo y hiều (RF).
- Nghi n

us

nh h ởng

iều kiện phún x l n ặ tính

m ính

l p

màng Mo tr n th y tinh.
- Nghi n

u tính trơ

trong m i tr

l p màng Mo v i Selen trong qu tr nh xử lý ở nhiệt


h t nano CZTS và h t n no IGS.
u s ph n t n

h t n no CZTS v h t n no IGS trong các dung

môi khác nhau.
N i ung 3: Nghi n

u Selen ho t o m ng CZTSSe và CIGSSe

- Nghi n

và l

u nhiệt

ng Selen ùng trong qu tr nh Selen ho m ng ZTS ể

t o m ng CZTSSe v m ng IGS ể t o m ng CIGSSe.
N i ung 4: Nghi n
- Nghi n

u l p iện

u l p m ng iện

phún x . Trong ó t p trung
iều kiện phún x kh
- Nghi n


o Pin mặt tr i CZTSSe và CIGSSe ho n hỉnh.

5. Phƣơn pháp n hiên cứu
Ph ơng ph p th

nghiệm: ph ơng ph p phun nóng ể tổng h p h t n no CZTS và

CIGS; ph ơng ph p in g t ể t o m ng ZTS, CIGS, và màng dây nano Ag; ph ơng ph p
nung xử lý nhiệt ể kết tinh v t liệu CZTSSe và CIGSSe; ph ơng ph p nhúng ể t o m ng
S; ph ơng ph p phún x
ph n tử L

ể t o m ng Mo hoặ ZnO/ITO; ph ơng ph p lắng ọng l p

ể ph ZnO;

Ph ơng ph p ph n tích: ph ơng ph p h p nh hiển vi iện tử qu t ph t x tr
(FESEM); ph ơng ph p o phổ t n sắ năng l

ng

ng (E S); ph ơng ph p ph n tí h gi n ồ


5
nhiễu x ti X (XR ); ph ơng ph p o iện trở ề mặt ằng hệ o ốn mũi; o
qua phổ h p th

ằng hệ o UV-vis; o

ổn ịnh

o

ng màng dây nano

u và hế t o th nh

ng

T p hí ISI v l t i liệu th m kh o

Pin mặt tr i ZTSSe v

kết qu nghi n

l p trong

ằng ph ơng ph p Selen hoá màng

ng ố tr n

u về lĩnh v

tiễn:

iện

ể ph v t liệu ZnO; ã nghiên


u

IGSSe.

lu n n l t i liệu th m kh o tốt ho

u ph t triển v

ng

ng Pin mặt tr i

ZTSSe v

CIGSSe.
7. Nhữn đón
Nghi n

óp

u hế t o thành công l p màng iện

ng nguồn
tr n sử

ới của luận án

ể t o l p ệm v l p giữ

kết h p v i việ phún x th m m t l p phí

L . M ng AgNW/ZnO ó iện trở ề mặt t 7 ến 12 /☐

v o kho ng 76% trong vùng

AgNW/ZnO n y ó thể sử
ng

ng l p m ng AgNW/ZnO sử

nh s ng nh n th y. L p m ng

ng ể hế t o l p iện
T p

hí

[Nanotechnology

ử sổ ho Pin mặt tr i; kết qu
(2016),

DOI

10,1088/0957-

4484/27/33/335202].
Nghi n
nóng ở
kí h th



ng l p m ng h p th
kh

nh u t 470 ến 530 C. Màng CZTSSe

iều kiện Selen ho n y s u ó sẽ

ùng ể hế t o Pin mặt tr i CZTSSe

ph p Selen ho m ng ZTS ở
hế t o ở
v i

nh s ng CZTSSe ằng ph ơng

nhiệt

u trú : ể thuỷ tinh/Mo/CZTSSe/CdS/ZnO/ITO/Ag; kết qu

nghị [SPMS-2015_P.428]. L p m ng h p th

nh s ng CIGSSe ũng

ph ơng ph p Selen ho m ng IGS v i khối l
ến 0,4 g. Màng CIGSSe hế t o ở
ể hế t o Pin mặt tr i CIGSSe v i
kết qu

o

th m kh o.
h ơng 1 l

h ơng tổng qu n.

h ơng n y tr nh

y tổng qu n về Pin mặt tr i

CZTSSe và CIGSSe trong ó, các n i ung chính sẽ ề
ng

th m số ặ tr ng

CIGSSe. Xen l n v o
ến t nh h nh nghi n

ề

u trú

v ngo i n

y tr n l những trí h

.T

t i hỉ r những v n ề m lu n n ần t p trung nghi n
h ơng 2


các iều kiện khác nhau.

ùng ho việ

ph ơng ph p m lu n n th
l p màng iện

u ph ơng ph p hế

hế t o ằng ph ơng ph p phún x theo

uối h ơng l phần kết lu n về iều kiện phún x v

l p m ng Mo sẽ
h ơng 3 tr nh

m ng Mo

ng v t liệu

u hế hế t o l p màng iện

i ho Pin mặt tr i CZTSSe và CIGSSe. h ơng n y nghi n
t o v ph n tí h

n li n qu n

y về

ặ tính


7
hế t o kh

nh u. Trong h ơng n y ũng tr nh

y ph ơng ph p hế t o l p m ng iện

ử sổ ằng ph ơng ph p phún x t o m ng ZnO/ITO.
h ơng 4 tr nh

y về

nghi n

u hế t o l p h p th

nh s ng CZTSSe,

CIGSSe ằng ph ơng ph p ung ị h kết h p v i Selen ho v ho n thiện tế

o Pin mặt

tr i CZTSSe, CIGSSe. N i ung phần ầu

u về việ

tổng h p h t n no ZTS (t
h t


o th ng số

trích

Lu n n sẽ kết lu n l i những kết qu chính, mang

trong qu tr nh nghi n

kiến nghị li n qu n ến những h
Phần uối l

nh m

n trong Lu n n.

o Pin mặt tr i CZTSSe và CIGSSe và

Pin.

Phần kết lu n v kiến nghị
tính m i ã thu

tế

h ơng n y sẽ

ng nghi n

uv



ng

tinh thể th
l v t liệu

ng

nó. Ví

ặt theo tên

Sili

ng v o s n xu t iện

nh s ng l phiến sili

ơn

nh s ng

Te...
ng

nghi n

u trong ó m t số ã

ng nghiệp nh Pin mặt tr i Silic ơn tinh thể Pin mặt tr i

Pin mặt tr i th

m t số ặ thù ri ng

ng iện.

ng nh s ng

nh

nghi n

u nh Pin mặt

m t số lo i Pin mặt tr i iển


9

Hình 1-1: Hình ảnh về một số loại Pin mặt trời: Silic đa tinh thể (a); Silic đơn tinh thể (b);
CIGSSe (c); CZTSSe (d)[107,109,110].
Trong ó:
Hình 1-1(a) l

nh

m t Pin mặt tr i Sili

tinh thể



u trú

ng

lo i Pin n y ã hiếm ến

nh

sắ nh Pin Sili

ơn tinh thể

ề mặt Pin n y th

tinh thể. Pin n y

tinh thể v o kho ng 24% [36];

m t Pin mặt tr i CIGSSe Pin n y ó thể hế t o tr n ế mềm

t o

ng

ng ể s n xu t iện th ơng m i hiếm kho ng 1,7% [36];
Hình 1-1(d) l

này



u. Pin

u Zn Sn S Se v ph ơng ph p hế

ung ị h [3, 21, 53]....


10
V i ùng m t òng Pin th hiệu su t huyển ổi quang- iện l m t th ng số quan
trọng ể

nh gi

t o ằng

h tl

ng Pin. ho ến n y ã ó nhiều lo i Pin mặt tr i ã

ph ơng ph p kh

nh u v t

v t liệu hế t o kh

khác nhau. Qu tr nh ph t triển v hiệu su t
h nh trong t ng năm,
thống k và



tinh thể, và v
ền tính ổn ịnh.

sử

ịnh h nh)

ng

h

i t th

ng (trên 95% tổng

Pin mặt tr i ph thu c nhiều v o
s ng ng

i t th

nhằm ph n hiếu nh s ng mặt tr i h
su t ph t ng

ng l m t trong số

Pin

Sili


ũng

ể n ng

o

ng

ng ể qu y t m Pin lu n


11

Hình 1-2: Các loại Pin mặt trời và hiệu suất cao nhất qua từng năm [108].
1.1.2 Nguyên lý hoạt động của Pin mặt trời
Nguyên lý ho t
t

ng

Pin mặt tr i

ng khi nh s ng hiếu v o v t liệu

n

tinh thể sẽ ị t h r v trở th nh

n,



số l l trống

ng

ng, sinh

o gồm
n

l p

n lo i n có

gi i thí h nh s u:
ặt tiếp xú tr

n lo i n sẽ khuế h t n s ng l p
n

ề mặt tiếp xú

ề mặt tiếp xú

n p và n n y
l p

l p

n

trống ở l p

các iện tử này ũng

iện tử) ặt tiếp xú v i nh u; khi ó sẽ sinh r điện trường tiếp xúc

(Et.xúc). Cơ hế sinh r
Khi h i

ion m ng

h t t i. Nếu nh có m t iện tr

ng này, ng

lo i p và n ( n

o. S t h r

l hiện

gọi l qu tr nh sinh ặp điện tử-lỗ trống, các

h t t i này thì húng sẽ ị t h ặp v
òng iện. ể t o r

n

iện tử ó li n kết yếu v i


ị h


12
huyển iện tí h n y sẽ h nh th nh nên iện tr
là điện trường tiếp xúc (Et.xúc).
s khuế h t n
Khi l

h tt i
t

ng

l p huyển tiếp

tiếp

Et.xúc l n

ơng v

n

n này sang l p

iện ng
n

n ằng th

tích không gian. Ngo i r khi ã
n y v khi sinh r

ng t phí n sang phía p,

ng Et.xúc này sinh r l

h t t i iện

n ằng

h t t i iện huyển

t tr ng th i
ion

số t l p

t tr ng th i

iện sinh r khi
sinh ra khi

iện tr

ng h

nút m ng tinh thể n n òn

n ằng th

v

Et.xúc ph thu

tính theo

ng th

nhiều v o nồng

l p

n

n

[37,88,91]:

Et.xúc =
Ở

h t t i trong

=

.

(1.1)

y, kB là hằng số Boltzmann; TC là nhiệt độ môi trường; pp và pn là nồng độ lỗ

h t t i. Nếu tiếp t

ng ị ẩy x khỏi vùng iện tí h

n p và n. Nếu 2 phía

nối v i m h iện ngo i th sẽ ho t

ng Hình 1-4, ở tr ng th i

hiếu ánh

n

n lo i p và n

òng iện.

n ằng mức Fermi EF trong các l p

n ằng v i nh u. Mối qu n hệ giữ hiệu iện thế tiếp xú (Ut.xúc) và chênh

lệ h thế năng E

l p

n

n lo i p v lo i n (h y òn gọi l r o thế) và nh s u


iện tử sẽ dịch chuyển lên trên so v i m c cân bằng v ng

m c Fermi c a l trống sẽ dịch chuyển xuống
bằng, quá trình dịch chuyển m c Fermi c a hệ

c l i,

i. Trong tr ng thái này hệ bị m t cân
c minh ho trên Hình 1-5.


14

Hình 1-5: Giản đồ vùng năng lượng của lớp tiếp xúc p-n khi có ánh sáng chiếu.
S

ị h huyển m

Fermi giữ h i l p

thế giữ chúng. Ch nh lệ h iện thế này

n p và n sẽ g y n n h nh lệ h iện

tính theo iểu th

[37,88,91]:

.


Pin mặt tr i khi có

iện tử

kí h thí h sẽ

l trống sẽ ị h huyển theo h

n lo i p. Qu tr nh n y sinh r

òng iện khi Pin

ng ng

l i,

nối v i m h iện

ngoài.

Hình 1-6: Quá trình sinh cặp và chuyển dịch của điện tử-lỗ trống của Pin mặt trời.
1.1.3 Pin mặt trời đơn lớp và Pin mặt trời đa lớp
Nh

ã tr nh

ym

trên, c u trú