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SCOPUS
Increase in conversion efficiency of above 14% in Cu(In,Ga)<sub>3</sub>Se<sub>5</sub> (β-CIGS) solar cells by Na<sub>2</sub>S incorporation through the surface of β –CIGS film
저자
Kim, Ji Hye ; Kim, Seung Tae ; Larina, Liudmila ; Ahn, Byung Tae ; Kim, KiHwan ; Yun, Jae Ho
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
289-296(8쪽)
제공처
소장기관
<P><B>Abstract</B></P> <P>Little work has been reported on the performance improvement of the β-CIGS solar cell itself even though the β-CIGS phase can have an ideal band gap for high-conversion efficiency solar cells. We incorporated Na<SUB>2</SUB>S to β-CIGS film by supplying Na<SUB>2</SUB>S to three different stages: on the (In,Ga)<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> layer, on the α-CIGS layer, and on the β -CIGS layer in the three-stage co-evaporation process. The purpose of Na<SUB>2</SUB>S incorporation was to control the carrier concentration and passivate grain boundaries in β–CIGS film. With Na<SUB>2</SUB>S incorporation on the β–CIGS surface, both the Cu and Se concentrations at the β–CIGS surface were greatly reduced and the Na-depleted subsurface area that existed in the referenced β–CIGS film without Na<SUB>2</SUB>S was eliminated. The carrier concentration determined at 100kHz was lowest with Na<SUB>2</SUB>S incorporation on the β–CIGS surface, while that determined at 1MHz was similar with various Na<SUB>2</SUB>S supply stages. The open-circuit voltage and fill factor greatly increased in the β–CIGS solar cell with the Na<SUB>2</SUB>S incorporation. The cell conversion efficiency with Na<SUB>2</SUB>S incorporation on the β-CIGS layer improved from 10.3% to 14.2% without AR coating, which is a record efficiency in β-CIGS solar cells at this time.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> The performance of Cu(In,Ga)<SUB>3</SUB>Se<SUB>5</SUB> (β-CIGS) solar cell was improved by Na<SUB>2</SUB>S doping. </LI> <LI> Na<SUB>2</SUB>S was supplied on the surfaces of (In,Ga)<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB>, α-CIGS layer, and β -CIGS layers. </LI> <LI> Na<SUB>2</SUB>S on the β–CIGS surface reduced both the Cu and Se concentrations at the surface. </LI> <LI> Na<SUB>2</SUB>S on the β–CIGS surface eliminated the Na depletion zone in the CIGS film. </LI> <LI> The cell conversion efficiency improved from 10.3% to 14.2% without AR coating. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>(a) A schematic three-stage co-evaporation process for Cu(In,Ga)<SUB>3</SUB>Se<SUB>5</SUB> (β-CIGS) film with Na<SUB>2</SUB>S incorporation at various stages and (b) J-V curves of the β–CIGS solar cell with the best efficiency of 14.2% without antireflective coating by Na<SUB>2</SUB>S incorporation on the β–CIGS layer (③).</P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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