Optoelectronic properties of R-F magnetron sputtered Cadmium Tin Oxide (Cd2SnO4) thin films for CdS/CdTe thin film solar cell applications

Jeyadheepan, K.; Thamilselvan, M.; Kim, Kyunghae; Yi, Junsin; Sanjeeviraja, C.

doi:10.1016/j.jallcom.2014.09.056

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“…A relação entre condutividade e transparência está fortemente ligada à microestrutura do filme, a qual, por sua vez, depende do processo e dos parâmetros de deposição [12]. Dentre os processos de deposição de OTCs [4,5,10,11], destaca-se a pulverização catódica com rádio frequência, por permitir melhor controle da estequiometria dos filmes a partir de parâmetros de deposição, tais como, pressão, potência de trabalho e temperatura do substrato. Este último controla a microestrutura dos filmes (tamanho de grão, densidade de vacâncias e dopantes) e, consequentemente, a concentração de elétrons livres e a resistividade.…”

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“…Nas células cristalinas da Sanyo (células HIT), por exemplo, o óxido de zinco atua como contato frontal e contato de fundo em uma heterojunção bifacial formada por uma lâmina de silício monocristalino e filme fino de silício amorfo hidrogenado [2]. Também nas células de silício amorfo hidrogenado, um OTC é usado como eletrodo de topo [3] [4,5].…”

Section: Introductionunclassified

“…A Tabela 1 mostra a resistividade () e a transmitância média na região visível do espectro eletromagnético (T) de vários OTCs, conforme relatado na literatura [3][4][5][6][7][8]. Os óxidos In 2 O 3 e Zn 2 SnO 4 são chamados de óxidos de alta resistividade (OTC-a), pois possuem resistividades duas a três ordens de grandeza acima dos demais, chamados de baixa resistividade (OTC-b).…”

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Análise comparativa das propriedades de óxidos transparentes condutores para aplicação em células solares de filmes finos de CdTe

et al. 2017

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RESUMOEste trabalho compara as propriedades de diversos óxidos transparentes condutores para serem utilizados como contatos frontais de células solares de filmes finos de CdTe. Os filmes foram depositados à temperatura ambiente, por pulverização catódica com rádio frequência, sem tratamento térmico posterior, com o objetivo de reduzir o número de etapas do processo de fabricação. A relação resistência/transmitância foi avaliada através de uma figura de mérito, de forma a propor os materiais candidatos a atuar como eletrodo frontal da célula solar. Os óxidos investigados foram divididos em dois grupos: os de baixa resistividade e os de alta resistividade. Eletrodos fabricados com os diversos óxidos foram submetidos a testes de estabilidade térmica nas temperaturas de processamento da célula solar. Os resultados mostraram que os filmes de ZnO e Zn 2 SnO 4 são óxidos de alta resistividade (> 0,5 .cm), enquanto que os de SnO 2 , In 2 O 3 , In 2 O 3 :Sn, Cd 2 SnO 4 e ZnO:Al são de baixa resistividade (< 5,0 x 10 -3 .cm) e alta transmitância (> 85%). Os filmes de In 2 O 3 :Sn e ZnO:Al apresentaram-se como as melhores opções para fabricação dos eletrodos, pois possuem resistividades na faixa de 10 -3 -10 -4 .cm e transmitâncias entre 85-92%. No entanto, levando-se em consideração questões de custo e escassez associadas ao índio, filmes de ZnO:Al são os mais adequados para esta aplicação, pois além de possuírem valores de condutividade e transmitância elevados, apresentaram elevada estabilidade térmica nas temperaturas de processamento da célula. Palavras-chave: óxidos transparentes condutores; eletrodos transparentes; células solares; filmes finos ABSTRACT This work compares the properties of different transparent conducting oxides for use as frontal contact in CdTe thin films solar cells. The films were deposited at room temperature by radio frequency sputtering without heat treatment, in order to reduce the manufacturing process steps. The resistance/transmittance relation was evaluated using a figure of merit, in order to propose the best material to act as front electrode of the solar cell. The oxides investigated in this work were separated into two groups: low-resistivity and highresistivity oxides. Electrodes were prepared with these oxides and were subjected to thermal stability tests at the elevated temperatures involved in the solar cell processing. The results showed that ZnO and Zn 2 SnO 4 films are high-resistivity oxides (> 0,5 .cm), while SnO 2 , In 2 O 3 , In 2 O 3 :Sn, Cd 2 SnO 4 , and ZnO:Al are lowresistivity (< 5,0 x 10 -3 .cm) and high transmittance (> 85%) oxides. The In 2 O 3 :Sn and ZnO:Al films were the best options for the production of the electrodes, as their resistivity and transmittance values ranged from

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Análise comparativa das propriedades de óxidos transparentes condutores para aplicação em células solares de filmes finos de CdTe

et al. 2017

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“…Como eletrodo frontal de dispositivos fotovoltaicos, os OTCs devem necessariamente apresentar baixa resistividade e alta transmitância à luz solar. Além do ZnO, outros OTCs bem explorados na literatura são óxido de índio (In 2 O 3 ), óxido de estanho (SnO 2 ) e estanato de cádmio (Cd 2 SnO 4 ) [3,4]. As principais vantagens do ZnO sobre os demais óxidos é a não toxidade, abundância na natureza e preço [5].…”

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“…A literatura reporta que filmes de ZnO dopados com alumínio (ZnO:Al), com espessuras da ordem de 500 nm, podem alcançar resistividade tão baixa quanto 1,4x10 -4 W.cm e transmitância no visível tão alta quanto 95%, dependendo do processo e dos parâmetros de deposição [8]. Dentre os processos de deposição de OTCs [3][4][5][6], destaca-se a pulverização catódica com rádio frequência, por permitir melhor controle da estequiometria dos filmes a partir de parâmetros de deposição, tais como, pressão, potência de trabalho e temperatura do substrato. Este último parâmetro controla a microestrutura dos filmes (tamanho de grão, densidade de vacâncias e dopantes) e, consequentemente, a concentração de elétrons livres.…”

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