Cu(In1-xGax)Se2 Based Thin Film Solar Cells -  Subba Ramaiah Kodigala

Cu(In1-xGax)Se2 Based Thin Film Solar Cells (eBook)

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2011 | 1. Auflage
700 Seiten
Elsevier Science (Verlag)
978-0-08-092032-0 (ISBN)
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This book provides valuable content, particularly on the fabrication of chalcopyrite based thin film solar cells. The characterization of the layers in the solar cells, mainly absorbers (CuInGaSe2), buffers, window layers, antireflection coatings, finally metallic grids on top of the solar cell is obviously very important. When fabricating this kind of thin film solar cells, what are the problems arisen, how these can be encountered using characterization tools, more importantly, the XPS, XRD, AES, SEM, Raman, Photoluminescence, Electrical measurements etc. The absorber, which contains multiple elements always gives segregation of secondary phase, if the growth conditions are not appropriate that is the main drawback to grow thin film layers. This kind of problems and solutions are given in detail in the book. In first place, the electrical conversion of the CuInGaSe2 thin film solar cell is illustrated with basic sciences. What are the important criteria to enhance the efficiency of the solar cells, modules and their functions with environmental factors such as temperature, aging etc., are illustrated with several examples.

? Illustrates a number of growth techniques to prepare thin film layers for solar cells
? Discusses characterization techniques such as XRD, TEM, XPS, AFM, SEM, PL, CL, Optical measurements, and Electrical measurements
? Includes I-V, C-V measurements illustrations
? Provides analysis of solar cell efficiency
? Presents current trends in thin film solar cells research and marketing
Cu(In1-xGax)Se2 Based Thin Film Solar Cells provides valuable contents about the fabrication and characterization of chalcopyrite Cu(In1-xGax)Se2 based thin film solar cells and modules. The growth of chalcopyrite Cu(In1-xGax)(S1-ySey)2 absorbers, buffers, window layers, antireflection coatings, and finally metallic grids, which are the sole components of solar cells, is clearly illustrated. The absorber, which contains multiple elements, segregates secondary phases if the growth conditions are not well optimized i.e., the main drawback in the fabrication of solar cells. More importantly the solutions for the growth of thin films are given in detail. The properties of all the individual layers and single crystals including solar cells analyzed by different characterization techniques such as SEM, AFM, XPS, AES, TEM, XRD, optical, photoluminescence, and Raman spectroscopy are explicitly demonstrated. The electrical analyses such as conductivities, Hall mobilities, deep level transient spectroscopy measurements etc., provide a broad picture to understand thin films or single crystals and their solar cells. The book clearly explains the working principle of energy conversion from solar to electrical with basic sciences for the chalcopyrite based thin film solar cells. Also, it demonstrates important criteria on how to enhance efficiency of the solar cells and modules. The effect of environmental factors such as temperature, humidity, aging etc., on the devices is mentioned by citing several examples. Illustrates a number of growth techniques to prepare thin film layers for solar cells Discusses characterization techniques such as XRD, TEM, XPS, AFM, SEM, PL, CL, Optical measurements, and Electrical measurements Includes I-V, C-V measurements illustrations Provides analysis of solar cell efficiency Presents current trends in thin film solar cells research and marketing

Front Cover 1
Thin Films andNanostructuresCu(In1-xGax)Se2 Based Thin Film SolarCells 4
Copyright Page 5
Dedication 6
Contents 8
Preface 12
Acknowledgments 14
Chapter 1: Introduction 16
1.1. Role of the Solar Energy 16
1.2. Spectral Distribution of Solar Radiation 18
1.3. State of the Art of Thin Film Solar Cells 19
1.4. Photovoltaic Conversion 24
1.5. Homojunction 27
1.6. Schottky Barrier 27
1.7. Criteria for the Choice of Heterojunction Pair in the Thin Film Solar Cells 28
1.8. Window Materials 29
1.9. Absorber Materials 30
1.10. Copper Based I-III-VI2 Semiconductors 31
References 32
Chapter 2: Growth Process of I-III-VI2 Thin Films 36
2.1. Deposition of CuInSe2 36
2.2. Deposition of CuGaSe2 Thin Films 43
2.3. Growth Process of Cu(InGa)Se2 Thin Films 43
2.4. Deposition of CuInS2 Thin Films 59
References 63
Chapter 3: Surface Analyses of I-III-VI2 Compounds 70
3.1. Atomic Force Microscopy Analysis 70
3.2. Scanning Electron Microscopy Analysis 78
3.3. Electron Probe Microanalysis 93
3.4. Secondary Ion Mass Spectroscopy Analysis 96
3.5. Auger Electron Spectroscopy 99
3.6. X-ray Photoelectron Spectroscopy 105
References 124
Chapter 4: Structural Properties of I-III-VI2 Absorbers 130
4.1. Crystal Structure of I-III-VI2 Compounds 130
4.2. CuInSe2 132
4.3. CuGaSe2 158
4.4. Cu(InGa)Se2 162
4.5. CuInS2 184
4.6. CuIn(Se1-xSx)2 199
References 203
Chapter 5: Optical Properties of I-III-VI2 Compounds 210
5.1. Band Structure of I-III-VI2 Compounds 210
5.2. Photoluminescence 227
5.3. Raman Spectroscopy 291
References 322
Chapter 6: Electrical Properties of I-III-VI2 Compounds 334
6.1. Conductivity of CuInSe2 334
6.2. Conductivity of CuGaSe2 354
6.3. Conductivity of CuInGaSe2 360
6.4. Conductivity of CuInS2 365
6.5. Conductivity of CuIn(Se1-xSx)2 373
6.6. Hopping Conduction 375
6.7. Thermoelectric Power 382
6.8. DLTS of I-III-VI2 Heterostructures, Homojunctions, and Schottky Junctions 385
6.9. Admittance Spectroscopy 401
References 402
Chapter 7: Fabrication and Properties of Window Layers For Thin Film Solar Cells 408
7.1. CdS Window Layer 408
7.2. InS or In2S3 Thin Films 445
7.3. ZnO 447
7.4. ITO 503
7.5. FTO 505
References 510
Chapter 8: Cu(In1-xGax)Se2 and CuIn(Se1-xSx)2Thin Film Solar Cells 520
8.1. Basic Theory of CuInSe2 Based Solar Cells 520
8.2. CuGaSe2 Solar Cells 554
8.3. Cu(In1-xGax)Se2 Thin Film Solar Cells 562
8.4. CuInS2 Thin Film Solar Cells 658
8.5. CuIn(Se1-xSx)2 Based Thin Film Solar Cells 675
References 679
Subject Index 696
Recent Volumes In This Series 700

Erscheint lt. Verlag 3.1.2011
Sprache englisch
Themenwelt Sachbuch/Ratgeber
Naturwissenschaften Physik / Astronomie Festkörperphysik
Naturwissenschaften Physik / Astronomie Quantenphysik
Technik Elektrotechnik / Energietechnik
Technik Maschinenbau
ISBN-10 0-08-092032-2 / 0080920322
ISBN-13 978-0-08-092032-0 / 9780080920320
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