BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ THU HIỀN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN
TRONG SUỐT VÀ VẬT LIỆU HẤP THỤ ÁNH SÁNG
NHẰM SỬ DỤNG TRONG PIN MẶT TRỜI CZTSe

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU

Hà Nội – 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ THU HIỀN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN
TRONG SUỐT VÀ VẬT LIỆU HẤP THỤ ÁNH SÁNG
NHẰM SỬ DỤNG TRONG PIN MẶT TRỜI CZTSe

Ngành: Khoa học vật liệu
Mã số: 9440122

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. NGUYỄN DUY CƯỜNG
2. TS. NGUYỄN HỮU DŨNG


trình thực hiện luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn tập thể các Thầy, Cô giảng viên
trong Viện Tiên Tiến Khoa học và Công nghệ, những người đã trực tiếp giảng dạy
và trang bị cho tôi những kiến thức cơ bản về ngành khoa học Vật liệu Nano.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn tới Ban Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội, Phòng Đào tạo, Viện Tiên tiến Khoa học và Công Nghệ (AIST) đã tạo điều
kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu tại cơ sở trong thời gian vừa qua.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Lãnh đạo Trường Đại học Điện lực, Khoa Kỹ
thuật điện đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi được tập trung học tập và nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thành viên trong gia đình, các Anh - Chị - Em
đồng nghiệp và Nghiên cứu sinh đã giúp đỡ về công việc cũng như động viên khích
lệ tôi rất nhiều về mặt tinh thần để tôi có thể hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu của
mình.
Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí từ Quỹ phát triển
Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) cho nghiên cứu này trong đề tài
mã số “103.02- 2017.45” và sự hỗ trợ kinh phí từ nguồn học bổng 911 của Bộ Giáo
dục và Đào tạo.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 31 tháng 01 năm 2020
Tác giả

NCS. Nguyễn Thị Thu Hiền


iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii

1.3.2 Tính chất quang – điện của vật liệu CZTSe ................................................... 22
1.3.2.1 Độ hấp thụ ánh sáng………………………………………………………..22
1.3.2.2 Độ rộng vùng cấm của vật liệu CZTSe…………………………………….24
1.3.2.3 Sự phụ

thuộc của tính chất vật liệu vào thành phần của

CZTSe……………24
1.3.3 Vật liệu CZTSe nghèo Đồng ........................................................................... 26
1.4 Vật liệu dẫn điện trong suốt truyền qua .............................................................. 27
1.4.1 Tính chất quang – điện của vật liệu dẫn điện trong suốt ................................ 28
1.4.2 Điện cực dẫn điện trong suốt ứng dụng cho pin mặt trời ............................... 29
1.5 Giới thiệu các phương pháp chế tạo màng mỏng .............................................. 30
1.5.1 Pin mặt trời chế tạo dựa trên điều kiện chân không ........................................ 31
1.5.1.1

Pin

mặt

trời

chế

tạo

dựa

trên


1.5.2.1 Pin mặt trời chế tạo dựa trên phương pháp phun phủ nhiệt………………..34
1.5.2.2 Pin mặt trời chế tạo dựa trên phương pháp lắng đọng điện
hóa……………35
1.5.2.3 Pin mặt trời chế tạo dựa trên phương pháp Sol – gel………………………35
1.5.2.4 Pin

mặt

trời

chế

tạo

dựa

trên

dung

dịch

chứa

hạt

nano………………………36
CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO LỚP VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN TRONG

3.4.1.2 Giản đồ XRD ................................................................................................ 65
3.4.2 Tổng hợp hạt nano CZTSe theo tỉ lệ tiền chất khác nhau ............................... 66
3.4.2.1 Ảnh FESEM và Phổ EDX ............................................................................ 67
3.4.2.2 Giản đồ XRD ................................................................................................ 68
3.4.3 Tổng hợp hạt nano CZTSe với các tốc độ phun dung dịch Se khác nhau ...... 69
3.4.3.1 Ảnh FESEM và Phổ EDX ............................................................................ 70
3.4.3.2 Giản đồ XRD ................................................................................................ 71
3.4.4 Kết quả thu được trên các mẫu lặp lại ............................................................ 72
3.5 Kết luận về tổng howph hạt nano ....................................................................... 74
CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO LỚP HẤP THỤ ÁNH SÁNG CZTSe VÀ
TẾ BÀO PIN MẶT TRỜI ........................................................................................ 75
4.1 Nghiên cứu quá trình chế tạo màng CZTSe làm lớp hấp thụ ánh sáng trong pin
mặt trời. …………………………………………………………………………….75
4.1.1 Giới thiệu phương pháp nghiên cứu ................................................................ 75
4.1.2 Phương pháp in gạt chế tạo lớp hấp thụ ánh sáng CZTSe .............................. 77


vi

4.1.2.1 In gạt tạo màng tiền chất CZTSe .................................................................. 78
4.1.2.2 Xử lý màng CZTSe ở nhiệt độ cao tạo lớp hấp thụ ánh sáng....................... 79
a)

Quy

trình

xử

lý

4.3 Kết luận về chế tạo màng hấp thụ ánh sáng và pin mặt trời CZTSe .................. 93
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 93
1. Kết luận chung về kết quả đạt được của luận án .................................................. 93
2. Kiến nghị và đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo ................................................ 94
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ................... 95
Tạp chí ISI ................................................................................................................ 95
Tạp chí trong nước.................................................................................................... 96
Hội nghị .................................................................................................................... 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 96


vii

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Stt Ký hiệu

Tên tiếng Anh

Tên tiếng Việt

1

EV

Valence energy

Năng lượng vùng hoá trị

2


6

e

Electron

Điện tử

7

h

Hole

Lỗ trống

8

ISC

Short circuit current

Cường độ dòng ngắn mạch

9

JSC

Short circuit current density


14

T

Transmitance

Độ truyền qua

15

VOC

Open circuit voltage

Điện thế hở mạch

16

S

Sulfide

Lưu huỳnh

17

Se

Selenium



Wavelength

Bước sóng

21



Ohm

Đơn vị điện trở

22

/☐

23

AM

Air Mass

24

AgNW

Ag nano wires

Màng dây nano Bạc


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

30

CIGS

Cu(In,Ga)S2

31

CIS

CuInS2

32

CZTSSe

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

33

CZTSe

Cu(Zn,Sn)Se2

34

CZTS


38

FTO

Fluorine-doped Tin Oxide

Oxít thiếc pha tạp flo

39

ITO

Indium Tin Oxide

Oxít thiếc indium

40

JCPDS

Joint Committee on Powder

Ủy ban chung về tiêu chuẩn

Diffraction Standards

nhiễu xạ của vật liệu

41

(100 mW/cm2)


ix

44

RF

Radio Frequecy

45

TCO

46

UV-VIS

UV-VIS Spectrophotometer

47

XRD

X-ray diffraction

Nhiễu xạ tia X

48


Transparent Conducting
Oxide

Thermal Gravimetric
Analysis

Tần số radio
Oxít dẫn điện trong suốt
Máy quang phổ hấp thụ UVVIS

Phân tích nhiệt trọng lượng

Lắng đọng xung laze


x

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Hiệu suất cao nhất hiện tại của các loại pin mặt trời .................................. 9
Bảng 1.2 Vị trí của các cation/ anion trong cấu trúc tinh thể hợp chất bán dẫn bậc 4
................................................................................................................... 21
Bảng 1.3 Tính toán giá trị độ rộng vùng cấm của vật liệu Cu2ZnSnSe4 .................. 24
Bảng 2.1 Giá trị điện trở bề mặt của các màng AgNW/ITO, AgNW, ITO ở các vị trí
khác nhau................................................................................................... 49
Bảng 2.2 Thông số quang – điện của pin CZTSSe sử dụng lớp điện cửa sổ
AgNW/ITO có độ dày khác nhau .............................................................. 54
Bảng 4.1 Thông số phún xạ lớp điện cực cửa sổ và lớp điện cực trên ..................... 90
Bảng 4.2 Các thông số đặc trưng của pin mặt trời CZTSe theo nhiệt độ xử lý màng
lớp hấp thụ ánh sáng .................................................................................. 92

Hình 2.6 Sự thay đổi giá trị điện trở bề mặt và điện trở suất của màng ITO theo
nhiệt độ của đế ......................................................................................... 44
Hình 2.7 Độ truyền qua của màng ITO lắng đọng bằng phương pháp phún xạ xoay
chiều với các nhiệt độ khác nhau của đế, nồng độ của O2 là 1%. ........... 45
Hình 2.8 Minh họa cácbước tạo màng AgNW/ITO bằng phương pháp in gạt. ...... 47
Hình 2.9 Ảnh FESEM bề mặt của các màng AgNW/ITO có độ dày khác nhau ..... 48
Hình 2.10

Sự thay đổi của điện trở bề mặt và điện trở suất của các màng

AgNW/ITO có độ dày 520 nm, 770 nm, 1000 nm, 1240 nm và 1760 nm
.................................................................................................................. 49
Hình 2.11 Minh họa tiếp xúc AgNW-AgNW và AgNW-ITO-AgNW trong màng
mỏng ........................................................................................................ 51
Hình 2.12 Phổ truyền qua của màng AgNW/ITO với các độ dày 520, 770, 1000,
1240, 1760 nm ......................................................................................... 52
Hình 2.13 Ảnh FESEM bề mặt (a) và mặt cắt ngang (b) của pin CZTSSe sử dụng
lớp điện cửa sổ AgNW/ITO có độ dày 1000 nm. .................................... 53
Hình 3.1 Sơ đồ minh họa sự tạo mầm và tăng trưởng hạt nano CZTSe trong quá
trình tổng hợp bằng phương pháp phun nóng .......................................... 58
Hình 3.3 Hệ tổng hợp hạt nano CZTSe thực tế ....................................................... 61
Hình 3.4 Màu dung dịch tổng hợp hạt nano CZTSe ở các nhiệt độ khác nhau ....... 62
Hình 3.5

Giản đồ XRD của hạt CZTSe tổng hợp ở 235°C, tỉ lệ tiền chất
Cu/(Zn+Sn) = 0,8; tốc độ phun Se nhanh. ............................................... 62

Hình 3.6 a) Ảnh FESEM và b) Phổ EDX của các hạt nano CZTSe tổng hợp ở nhiệt
độ 235°C, với tỉ lệ tiền chất Cu/(Zn+Sn) = 0,8. ...................................... 63
Hình 3.7 Ảnh FESEM của hạt nano CZTSe được tổng hợp tại 200, 225, 245, 255 °C

trường khí N2 có hơi Se ........................................................................... 85
Hình 4.10 Phổ EDX của màng CZTSe khi xử lý ở nhiệt độ 440 °C đến 550 °C,
trong môi trường khí N2 có hơi Se ........................................................... 86
Hình 4.11 Ảnh FESEM bề mặt các màng xử lý ở nhiệt độ 450°C, thời gian 30 phút
và lượng Se bổ sung khác nhau ............................................................... 87
Hình 4.12 Ảnh FESEM bề mặt các mẫu xử lý ở nhiệt độ 450 oC;0,3 g Se; thời gian
xử lý khác nhau ........................................................................................ 87
Hình 4.14 Các bước chế tạo pin mặt trời CZTSe ..................................................... 91
Hình 4.15 Đặc trưng J-V của pin mặt trời CZTSe theo nhiệt độ xử lý lớp màng hấp
thụ ánh sáng ............................................................................................. 92


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Khi thế giới càng phát triển, nhu cầu sử dụng năng lượng của con người càng
tăng cao. Việc sử dụng các nguồn năng lượng cũng như làm thế nào để duy trì và
phát triển các nguồn năng lượng là vấn đề đang được các nhà khoa học quan tâm
nghiên cứu. Hiện nay, nguồn năng lượng hóa thạch trên Trái Đất đang bị cạn kiệt
dần. Hàng năm, khoảng 90% lượng năng lượng tiêu thụ trên thế giới là năng lượng
hóa thạch như than đá, dầu mỏ và khí tự nhiên. Trong khi đó, khí thải do các nguồn
năng lượng này gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu tới môi trường và khí hậu
Trái đất như gây ra hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu Elnino gây thiên tai lũ lụt,
hạn hán, động đất, sóng thần, ...
Xuất phát từ những vấn đề thực tiễn như ở trên, việc nghiên cứu và ứng dụng
các nguồn năng lượng xanh là hết sức cần thiết. Trong các nguồn năng lượng xanh
thì năng lượng mặt trời được xem như là vô tận. Thật vậy, nếu khai thác năng lượng
mặt trời trên bề mặt rắn của Trái Đất, khoảng 1/4 diện tích bề mặt, thì có thể thu
được xấp xỉ 250 lần mức năng lượng tiêu thụ hiện tại. Như vậy tức là chỉ cần sử

Cadimi. Vì vậy, các nhà khoa học trên thế giới đều cho rằng pin mặt trời CZTSSe
(gồm pin CZTSe, pin CZTS và pin CZT(S,Se)) là loại pin tiềm năng, có thể thay thế
cho pin Silicon và pin CIGS trong tương lai do loại pin này có nhiều ưu điểm như
nguồn nguyên liệu dồi dào, phương pháp chế tạo đa dạng và không đòi hỏi công
nghệ phức tạp. Ngoài ra, pin mặt trời CZTSSe còn có độ hấp thụ và tính ổn định
tương đối cao.
Pin mặt trời CZTSSe được bắt đầu nghiên cứu từ những năm 1988 bởi nhóm
của giáo sư Tatsuo Nakazawa, Đại học Shinshu, Nhật Bản [3]. Tuy nhiên, phải đến
những năm gần đây thì hiệu suất chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành
điện năng mới được cải thiện một cách đáng kể. Hiệu suất cao nhất của pin mặt trời
CZTSSe cho đến thời điểm này là 12,6% do nhóm nghiên cứu tại trung tâm nghiên
cứu Watson của IBM chế tạo [4]. Nhóm này đã sử dụng dung môi có tính khử mạnh
Hydrazine để hòa tan các kim loại như Cu, Zn, Sn và không phải kim loại như Se
thành dung dịch. Và các dung dịch này được quay phủ để chế tạo các tế bào pin mặt
trời CZTSSe. Phương pháp này khá đơn giản nhưng cho hiệu suất cao nhất cho đến
nay. Tuy nhiên, dung môi Hydrazine là chất rất độc và ảnh hưởng không tốt cho sức
khỏe con người nên quy trình chế tạo pin mặt trời CZTSSe bằng phương pháp này
bắt buộc thực hiện trong các tủ kín đặc biệt. Nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm
năng lượng tái tạo quốc gia, Mỹ (NREL) đã nghiên cứu và chế tạo thành công pin
mặt trời CZTSe bằng phương pháp đồng bốc bay (co-evaporation) và đã thu được


3

hiệu suất 9,15% [5]. Nhược điểm của phương pháp đồng bốc bay là yêu cầu chân
không cao, kích thước mẫu không lớn, và tốc độ chế tạo mẫu chậm. Nhóm nghiên
cứu của giáo sư Rakesh Agrawal tại Đại học Purdue, Mỹ, đã chế tạo thành công pin
mặt trời CZTSSe sử dụng các hạt nano CZTS và đã thu được hiệu suất 9% [6].
Những nhóm nghiên cứu được liệt kê ở trên là các nhóm nghiên cứu mạnh về pin
mặt trời CZTSSe. Ngoài ra, còn rất nhiều các nhóm nghiên cứu khác trên thế giới

dụng trong pin mặt trời đặc biệt là vật liệu hấp thụ ánh sáng được chế tạo từ hạt
nano CZTSe với mong muốn sử dụng Se ngay trong thành phần mực in màng sẽ
giúp cho quá trình xử lý nhiệt tạo màng đơn giản hơn, các hạt trong màng sẽ kết
tinh từ trong ra ngoài từ đó loại bỏ được lớp hạt nhỏ đã đề cập đến ở trên, góp phần
cải thiện hiệu suất pin mặt trời.
Trong đề tài này, cùng với việc nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ ánh sáng,
chúng tôi cũng thực hiện nghiên cứu chế tạo vật liệu dẫn điện trong suốt bằng
phương pháp in gạt và phương pháp phún xạ. Việc nghiên cứu thành công đề tài sẽ
cho phép chế tạo được các loại vật liệu để sử dụng trong chế tạo pin mặt trời CZTSe
theo phương pháp đơn giản nhất, góp một phần nhỏ vào việc giải quyết bài toán giá
thành của pin năng lượng mặt trời đang được hầu hết các nhà nghiên cứu về lĩnh
vực này trên thế giới quan tâm.

2. Mục tiêu của luận án
- Tổng hợp thành công hạt nano CZTSe (có công thức Cu(Zn,Sn)Se2) đơn pha
tinh thể, có thành phần nghèo Cu (Đồng) , phân tán tốt trong dung môi và không bị
vón cục theo thời gian.
- Chế tạo thành công lớp màng hấp thụ ánh sáng đơn pha tinh thể CZTSe và có
độ kết tinh cao, kích thước hạt cỡ μm.
- Chế tạo vật liệu dẫn điện trong suốt ITO bằng phương pháp phún xạ và
AgNW/ITO bằng phương pháp in gạt có độ truyền qua cao và điện trở bề mặt thấp.
- Chế tạo thành công các tế bào pin năng lượng mặt trời với lớp hấp thụ ánh
sáng là CZTSe sử dụng các hạt CZTSe đã tổng hợp được và có hiệu ứng quang
điện.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Hạt nano CZTSe.
- Lớp vật liệu hấp thụ ánh sáng từ hạt nano CZTSe.
- Lớp vật liệu dẫn điện trong suốt truyền qua ITO.
- Lớp vật liệu dẫn điện trong suốt truyền qua nanocompozit AgNW/ITO.

nghiệm, trong đó bao gồm:
- Phương pháp phun nóng để chế tạo hạt nano CZTSe.
- Phương pháp in gạt và Selen hóa để chế tạo lớp hấp thụ ánh sáng.
- Phương pháp nhúng để chế tạo lớp đệm CdS.
- Phương pháp phún xạ và phương pháp in gạt được sử dụng để chế tạo lớp vật
liệu dẫn điện trong suốt truyền qua.
Các phương pháp phân tích sử dụng trong luận án bao gồm:


6

- Phương pháp phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD); phương pháp chụp ảnh
kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM); chụp ảnh bằng kính hiển vi điện
tử truyền qua (TEM), và đo phổ tán sắc năng lượng (EDX) được sử dụng để xác
định các đặc tính cấu trúc, thành phần và hình thái hạt nano.
- Đặc tính điện (điện trở bề mặt) được đo bằng hệ đo 4 mũi dò.
- Sử dụng hệ đo UV-vis để xác định độ hấp thụ và phổ truyền qua.
- Đo đặc trưng J-V để xác định các tính chất quang điện của pin bằng hệ đo
Solar Tester.

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Ý nghĩa khoa học: Hiện nay, việc nghiên cứu và chế tạo pin mặt trời CZTSSe
chủ yếu được quan tâm nghiên cứu nhiều bởi các nhà khoa học nước ngoài. Các
nghiên cứu trong nước chủ yếu về các loại pin mặt trời Silic, pin CIS và pin mặt trời
sử dụng chất nhạy quang DSSC (Dye Sensitized Solar Cells). Nghiên cứu về pin
mặt trời CZTSSe vẫn còn khá khiêm tốn. Trong đề tài này chúng tôi tập trung vào
việc nghiên cứu chế tạo vật liệu dẫn điện trong suốt và vật liệu hấp thụ ánh sáng
trong pin mặt trời CZTSe sử dụng các hạt nano CZTSe bằng phương pháp in gạt.
Các hạt nano CZTSe sẽ được tổng hợp bằng phương pháp phun nóng. Đến thời
điểm hiện tại trên thế giới chưa có nhiều nghiên cứu về việc tổng hợp hạt nano

- Nghiên cứu chế tạo thành công lớp vật liệu hấp thụ ánh sáng từ màng mỏng
CZTSe bằng phương pháp in gạt. Màng xử lý với thời gian 30 phút ở 500 °C, trong
môi trường khí N2 và hơi Se được sử dụng trong chế tạo pin mặt trời CZTSe.
- Nghiên cứu chế tạo thành công tế bào pin mặt trời CZTSe có hiệu suất 2,38 %.

8. Bố cục của luận án
Nội dung luận án bao gồm các chương và phần như sau:
Phần Mở đầu giới thiệu tình hình nghiên cứu chung và lý do chọn đề tài
‘‘Nghiên cứu chế tạo vật liệu dẫn điện trong suốt và vật liệu hấp thụ ánh sáng
nhằm sử dụng trong pin mặt trời CZTSe’’. Phần này cũng trình bày mục tiêu,
phạm vi, nội dung, đối tượng, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và ý
nghĩa thực tiễn của luận án.
Phần Chương 1 Tổng quan về pin mặt trời CZTSe
Nội dung của chương 1 giới thiệu về các đặc tính của nhóm pin mặt trời và vật
liệu CZTSSe nói chung cũng như pin và vật liệu CZTSe nói riêng, bao gồm phần
giới thiệu chung, nguyên lý hoạt động của pin mặt trời CZTSe, cấu trúc cơ bản của
pin, lớp vật liệu hấp thụ, lớp vật liệu dẫn điện trong suốt và các phương pháp chế


8

tạo màng mỏng … Ngoài ra, giản đồ năng lượng và đặc điểm các lớp cơ bản trong
pin mặt trời CZTSSe nói chung cũng được đề cập trong chương này.
Phần Chương 2 Nghiên cứu chế tạo vật liệu dẫn điện trong suốt
Nội dung chương 2 giới thiệu chức năng, vật liệu và các phương pháp chế tạo lớp
vật liệu dẫn điện trong suốt. Sau đó trình bày quá trình chế tạo lớp vật liệu ITO
bằng phương pháp phún xạ và lớp AgNW/ITO bằng phương pháp in gạt.
Phần Chương 3 Tổng hợp hạt nano CZTSe cho ứng dụng làm lớp hấp thụ
ánh sáng trong pin mặt trời CZTSe
Trong chương 3, chúng tôi trình bày quá trình chế tạo hạt nano CZTSe bằng

màng mỏng hiện nay có hiệu suất nằm trong khoảng từ 10% đến 22%, thấp hơn so
với pin Si, ngoại trừ pin GaAs có hiệu suất cao nhất hiện nay lên tới hơn 29% [7].
Các nghiên cứu về pin mặt trời gần đây đã hướng tới Thế hệ thứ ba của pin mặt
trời trong đó sử dụng nhiều loại vật liệu mới như pin mặt trời hữu cơ, pin mặt trời
từ chất nhạy màu, pin mặt trời dựa trên vật liệu có cấu trúc nano và pin Perovskite,
...
Bảng 1.1 Hiệu suất cao nhất hiện tại của các loại pin mặt trời
(Đo dưới điều kiện 1,5 AM (1000 W/m2); 25°C (IEC 60904–3)) ([7])
Trung tâm
Loại

Hiệu suất,

Diện tích,

Voc, V

2

%

Jsc,

FF, %
2

cm

mA/cm


PERC

top/rear
contacts

25,8 ± 0.5
Si (crystalline)

c

4,008 (da)

0,7241

42,87

d

83,1

FhG‐ ISE

FhG‐ ISE,

(7/17)

n‐ type


10


42,5

f

84,7

(da)
Si

22,0 ± 0,4

245,83 (t)

ISFH, p‐ type

0,6717

40,55d

80,9

(multicrystalli

FhG‐ ISE

Kaneka,

n‐


1,4932

16,31g

87,7

(ap)

high bandgap
GaInAsP/GaIn

32,6 ± 1,4

c

0,248 (ap)

2,024

19,51

d

82,5

As

NREL

NREL,

12,6 ± 0.3

0,4209

‐ film)

35,21

69,8

(ap)

CZTSSe (thin

12,6 ± 0.3

0,4804

‐ film)

0,5411

35,39

65,9

(da)

CZTS (thin ‐


Newport

DGIST,

(10/18)

Korea

NREL

UNSW

(3/17)

glass

on

Pin khác
Perovskite

23,7 ± 0,8j,k

(thin ‐ film)
Organic
‐ film)

(thin

0,0739

(11/18)

‐ Central Sth
U

Hiện nay pin mặt trời màng mỏng đang được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ
với nhiều triển vọng về giảm giá thành, tăng hiệu suất và cải thiện quá trình sản xuất
trên quy mô lớn. Ưu điểm của pin màng mỏng là được chế tạo từ các vật liệu có độ
hấp thụ ánh sáng cao nên kích thước pin có thể rất mỏng, chỉ từ 1 µm đến 3 µm, có
thể tiết kiệm vật liệu chế tạo. Ngoài ra, pin mặt trời màng mỏng có thể dễ dàng cố
định trên các loại đế khác nhau như thủy tinh, nhựa, thép không gỉ, … với trọng