سنتز لایه های نازک اکسید روی با روش سل- ژل و کاربرد آن برای بهبود کارایی سلول های خورشیدی سیلیکونی

در این تحقیق لایه نازک اکسیدروی(zno) به عنوان لایه ضد‌بازتاب به روش سل-ژل و با استفاده از تکنیک پوشش‌دهی چرخشی بر روی سیلیکون pn لایه‌نشانی، و اثر آن به عنوان لایه ضد‌‌بازتاب در سلول خورشیدی و افزایش راندمان سلول خورشیدی مورد توجه و بررسی قرار گرفت. در این روش از استات‌روی دوآبه به عنوان پیش ماده، و از مونواتانول آمین(mea) و دی‌اتانول آمین(dea) به عنوان پایدار‌کننده ، و از ترکیبات دو‌متوکسی‌اتانول، ایزو پروپیل‌الکل و اتانول به عنوان حلال استفاده شد. بعد از لایه‌نشانی، نمونه ها توسط سشوار صنعتی در دمای150 درجه سانتیگراد به مدت 10 دقیقه پیش حرارت داده شد و سپس نمونه ها در دمای 470 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت در داخل کوره الکتریکی حرارت داده شدند و سپس اتصالات فلزی پشت (al) و اتصالات فلزی جلوی سلول خورشیدی(ag) را به ترتیب با روش pvd و تکنیک چاپ سطحی (شابلونی) بر روی سلول خورشیدی نصب گردید. برای مشخصه‌یابی لایه های نازک zno از پراش اشعه ایکس ( xrd)، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی ( fe-sem) و از دستگاه پراب چهار نقطه ای برای اندازه گیری مقاومت سطحی نمونه‌ها کمک گرفته شد. همچنین برای بررسی خواص الکتریکی و تعیین پارامترهای قطعه سلول خورشیدی از دستگاه شبیه ساز خورشیدی استفاده شد. نتایج حاصل نشان دادند که نانو ساختار zno با ساختار شش گوشی با اندازه 30-50 نانومتر بر روی سطح سیلیکون تشکیل شده و بعنوان یک لایه ضدبازتاب باعث شده که راندمان سلول خورشیدی سیلیکونی افزایش یابد.

Synthesis of zinc oxide films by sol-gel method and its application to improve the efficiency of silicon solar cells

In this research, the use of ZnO thin films, as antireflective layers of solar cells, is presented. The thin films were synthesized through a solgel method and then deposited on a PN silicon substrate using the spin coating technique. The effect of the ZnO thin films on the efficiency of a solar cell piece was then investigated. To synthesize the ZnO films, zinc acetate dihydrate was used as the precursor, monoethanolamine (MEA) was employed as the stabilizer, and 2methoxyethanol was used as the solvent. also in order to investigate the effect of concentration of solgel solution in formation of ZnO nanoparticles, samples with various concentrations were prepared and after deposition, solar cell piece was fabricated. The ZnO thin films prepared were characterized using Xray diffraction and field emisionscanning electron microscopy, and a fourpoint probe was used to measure the surface resistance of the sample. Moreover, to evaluate the electrical properties of the solar cell piece, first, the back and front metal connections of the solar cell were installed using the stencil silkscreen printing method and then a solar simulator was used. The obtained results indicated that the nanostructured ZnO films with hexagonal crystallites and 3050 nm particle sizes were successfully formed on the silicon substrate. Also, the observations unraveled that the coated ZnO films could act as an antireflection films and improved the efficiency of silicon solar cells. In addition, the results showed that the concentration of the solgel solution can have a considerable effect on the efficiency of the silicon solar cell.