India ERA-NET CZTS absorber material prepared by Modified Activated Reactive Sputtering technique for high efficiency thin films solar cells

Cu2ZnSnS4 (CZTS) er et av de populære materialene i moderne fotovoltaisk teknologi på grunn av overflod, ikke-toksisitet, høy absorpsjonskoeffisient i det synlige området til solspektrene. Prosjektet handler om studier av materialegenskaper ved hjelp av ab initio-programvare VASP ved hjelp av Notur-supercomputer-anleggene og solcelleytelsen ved hjelp av enhetsmodelleringsverktøy TCAD SILVACO. Følgende vitenskapelige oppgaver er løst i prosjektet: estimering av båndgapet til CZTS fra elektroniske strukturstudier, påvirkning av sekundære faser Cu2S, SnS, SnS2, ZnS på elektriske og optiske egenskaper til CZTS ved effektiv mediumteori, studie av CZTS solcelleegenskaper ved hjelp av enhetsmodellering ved hjelp av programvaren TCAD SILVACO for å avklare sensitiviteten til solcelleparametrene til variasjoner av elektriske parametere for CZTS. Et dataprogram "Effektiv mediumteoriverktøy (EMAT)" er designet for å studere innflytelsen av 0D, 1D, 2D nanomaterialer på elektriske og optiske egenskaper av hybrid- og komposittmaterialer. Master- og doktorgradsstudenter har vært involvert i prosjektet. Prosjektet var plattformen for utvekslingsbesøk, kunnskapsutveksling mellom samarbeidende lag. Resultatene har blitt formidlet på internasjonale konferanser, forelesninger er levert til utdannet og bachelorstudenter, og journalartikler har blitt publisert.

The need for an efficient and cost effective photovoltaic (PV) power is well known and many laboratories are working on several concepts. Thin film PV has the potential and viability to break the cost barrier at the same time achieve high conversion effic iency. Among the several technological options, the p-n junctions of Copper Indium Gallium Sulphide/selenide (CIGS/Se) with CdS are the most preferred. CIGS is the absorber material which is most crucial for the efficiency of the solar cell. In order to a chieve further cost effectiveness, indium and gallium need to be replaced with zinc and tin respectively. Thus, CZTS became the focus as the most desirable absorber material for photovoltaics. It has both the technical advantages and cost factors. The sta ndard solar cell stack with CZTS is: Soda lime glass / Molybdenum (Mo) 500- 700 nm by Sputtering / p-CZTS (1- 2 micro meters) /n- CdS (chemical bath deposition: 500 ? 1000nm) /i-ZnO (50-90 nm by sputtering) /Al:ZnO (500-1000 nm by sputtering). The main fo cus is on the preparation of CZTS with desired phase, stoichiometry and smoothness of the surface. It may be cautioned that the window of growth parameters for achieving desired phase and stoichiometry is extremely narrow in almost all the techniques stud ied so far.