The Improved Performance with Reduction in Toxicity in CIGS Solar Cell Using Ultra-thin BaSi2 BSF Layer

Abstract

У цій статті представлено тонкоплівковий сонячний елемент (TFSC) на основі поглинаючого шару мідііндія-галію-диселеніду (CIGS) і недорогого ультратонкого BaSi2 Back Surface Field (BSF) із каркасом Al/SnO2F/буферний шар/CIGS/BaSi2/Mo/підкладка були запропоновані. Щоб підвищити ефективність і зменшити токсичність, Cd0.6Zn0.4S (сплав CdS і ZnS) та ZnSe були використані як відповідні буферні шари замість звичайних токсичних буферних шарів CdS. Запропонований TFSC також повинен бути економічно ефективним, тому товщину шару CIGS було оптимізовано (варіюється від 0,1-1 мкм). З буферними шарами Cd0.6Zn0.4S and ZnSe запропонований TFSC досягає максимальної ефективності перетворення (CE) 28,11 % і 27,72 % відповідно для оптимізованої товщини CIGS 0,8 мкм і шару BaSi2 BSF 0.3 мкм.Крім того, запропонований TFSC був досліджений на зміну щільності дефектів поглинаючого шару CIGS. Крім того, результати, отримані для запропонованого TFSC, показують покращення продуктивності порівняно з раніше зареєстрованим TFSC на основі CdS.

In this article, the thin-film solar cell (TFSC) based on Copper-Indium-Gallium-Diselenide (CIGS) absorber layer and low-cost ultra-thin BaSi2 Back Surface Field (BSF) with the framework of Al/SnO2:F/bufferlayer/CIGS/BaSi2/Mo/Substrate have been proposed. To enhance the performance and reduce the toxicity, the Cd0.6Zn0.4S (alloy of CdS and ZnS) and ZnSe have been used as suitable buffer layers as a replacement for conventional toxic CdS buffer layers. The proposed TFSC also aims to be cost-effective, therefore the thickness of the CIGS layer has been optimized (varied from 0.1-1 µm). With the Cd0.6Zn0.4S and ZnSe buffer layers, the proposed TFSC achieves the maximum conversion efficiency (CE) of 28.11 % and 27.72 %, respectively for the optimized CIGS thickness of 0.8 µm and BaSi2 BSF layer thickness of 0.3 µm. Further, the proposed TFSC has been investigated for variation in defect density of the CIGS absorber layer. Additionally, the results obtained for the proposed TFSC show improvement in the performance from the previously reported CdS-based TFSC.