Nghiên cứu lắng đọng lớp hấp thụ trong pin mặt trời CIGS

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PIN MẶT TRỜI MÀNG MỎN G CIGS

1.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của PMT dựa trên lớp hấp thụ CIGS

1.2. Cấu trúc cơ bản của PMT dựa trên lớp hấp thụ CIGS

1.3. Sơ đồ vùng năng lượng của PMT dựa trên lớp hấp thụ CIGS

1.4. Nguyên lý hoạt động của PMT dựa trên lớp hấp thụ CIGS

1.5. Đặc trưng dòng-thế (I-V) của PMT

1.6. Lớp hấp thụ CIGS

1.7. Tính chất quang điện

1.8. Sự hấp thụ ánh sáng

1.9. Sự phụ thuộc của độ rộng vùng cấm vào thành phần của CIGS

1.10. Cấu trúc tinh thể

1.11. Giản đồ pha và các thông số nhiệt động học

1.12. Một số phương pháp lắng đọng chế tạo màng mỏng CIGS

1.13. Dòng bốc bay từ các nguồn nguyên tố

1.14. Selen hóa của lớp tiền chất kim loại

1.15. Bốc bay từ các nguồn hợp chất

1.16. Lắng đọng hơi hóa học

1.17. Phương pháp lắng đọng điện hóa một bước chế tạo màng mỏng CIGS

1.18. Cơ chế lắng đọng màng CIGS

1.19. Vai trò của các tham số trong lắng đọng điện hóa màng CIGS

1.20. Nhiệt động học quá trình lắng đọng điện hóa màng mỏng

1.21. Động học điện cực

1.22. Quá trình lắng đọng điện hóa của các hợp chất

2. CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

2.1. Phương pháp chế tạo mẫu

2.2. Nghiên cứu cơ chế lắng đọng màng CIGS

2.3. Kỹ thuật cân vi lượng tinh thể thạch anh trong điện hóa (EQCM)

2.4. Nghiên cứu cấu trúc và hình thái bề mặt của màng mỏng

2.5. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ tán sắc năng lượng (EDS)

2.6. Phân tích cấu trúc tinh thể bằng phương pháp nhiễu xạ tia X

2.7. Đo độ dày màng mỏng bằng phương pháp Stylus Profiler

2.8. Đo đặc trưng quang - điện

2.9. Kỹ thuật ủ xử lý nhiệt

3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Nghiên cứu cơ chế tạo pha CuSex trong quá trình điện hóa bằng phương pháp EQCM

3.2. Thực nghiệm phép đo EQCM kết hợp CV và lắng đọng màng CuSex

3.3. Vai trò của chất tạo phức axit sulfamic trong sự tạo pha CuSex trong chế độ quét thế

3.4. Cơ chế lắng đọng của Cu - Nghiên cứu EQCM kết hợp CV

3.5. Cơ chế lắng đọng của hệ Cu –Se. Nghiên cứu EQCM kết hợp CV

3.6. Vai trò của chất axit sulfamic trong sự tạo pha CuSex trong chế độ thế không đổi

3.7. Lắng đọng tại thế không đổi

3.8. Thành phần của các mẫu lắng đọng ở chế độ thế không đổi

3.9. Nghiên cứu lắng đọng Ga (hệ CuGaSe2) trên các đế M0 và IT0

3.10. Thực nghiệm về lắng đọng Ga (hệ CuGaSe2) trên các đế M0 và IT0

3.11. Các kết quả CV

3.12. Đặc trưng I-V của các đơn chất Cu, Ga và Se

3.13. Đặc trưng I-V của hệ 3 nguyên Cu-Ga-Se

3.14. Kết quả lắng đọng của màng CuGaSe2

3.15. Nghiên cứu cơ chế lắng đọng điện hóa màng mỏng CIGS bằng phương pháp Vol-Ampe Vòng (CV)

3.16. Thực nghiệm về lắng đọng điện hóa màng mỏng CIGS bằng phương pháp Vol-Ampe Vòng (CV)

3.17. Ảnh hưởng của nồng độ chất tạo phức axit sulfamic lên quá trình lắng đọng điện hóa lớp hấp thụ CIGS - Các kết quả CV

3.18. Đặc trưng I-V của các đơn chất Cu, Ga, In và Se

3.19. Đặc trưng I-V của hệ 2 nguyên Cu-Se

3.20. Đặc trưng I-V của hệ bốn Cu-In-Ga-Se

3.21. Ảnh hưởng của nồng độ chất tạo phức axit sulfamic acid lên thành phần màng CIGS

3.22. Ảnh hưởng của nồng độ axit sulfamic lên thành phần màng mỏng CIGS trước khi xử lý nhiệt

3.23. Ảnh hưởng của nồng độ axit sulfamic lên thành phần màng mỏng CIGS sau khi xử lý nhiệt

3.24. Ảnh hưởng của nồng độ axit sulfamic lên độ dày, hình thái học và độ kết tinh màng CIGS

3.25. Chế tạo màng mỏng CIGS với hợp thức Cu(In0.3)Se2 và khảo sát đặc trưng quang điện

3.26. Thực nghiệm chế tạo màng mỏng CIGS với hợp thức Cu(In0.3)Se2 và khảo sát đặc trưng quang điện

3.27. Chế tạo màng mỏng CIGS với hợp thức Cu(In0.)

3.28. Sự phụ thuộc vào điện thế của thành phần màng CIGS

3.29. Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ lên thành phần màng CIGS

3.30. Chế tạo thử nghiệm tế bào PMT đơn giản dựa trên màng mỏng CIGS với hợp thức Cu(In0.)

3.31. Cấu tạo của PMT Al/CIGS/IT0/soda-lime glass

3.32. Nguyên lý hoạt động của PMT Al/CIGS/IT0/soda-lime glass

3.33. Khảo sát đặc trưng quang điện

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu lắng đọng lớp hấp thụ pin mặt trời CIGS

Nghiên cứu về lớp hấp thụ trong pin mặt trời CIGS (Copper Indium Gallium Selenide) đang thu hút sự chú ý lớn từ cộng đồng khoa học. Pin mặt trời CIGS được biết đến với khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng hiệu quả. Lớp hấp thụ CIGS đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất của pin. Việc hiểu rõ về quá trình lắng đọng lớp hấp thụ sẽ giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của pin mặt trời.

1.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của pin mặt trời CIGS

Pin mặt trời CIGS có cấu trúc gồm nhiều lớp, trong đó lớp hấp thụ CIGS là phần quan trọng nhất. Nguyên lý hoạt động của pin dựa trên hiệu ứng quang điện, nơi ánh sáng mặt trời được hấp thụ và chuyển đổi thành điện năng.

1.2. Tại sao lớp hấp thụ CIGS lại quan trọng

Lớp hấp thụ CIGS quyết định khả năng hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi năng lượng. Hiệu suất của pin mặt trời phụ thuộc vào chất lượng và độ dày của lớp hấp thụ này.

II. Thách thức trong nghiên cứu lắng đọng lớp hấp thụ CIGS

Mặc dù pin mặt trời CIGS có nhiều ưu điểm, nhưng việc lắng đọng lớp hấp thụ vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ đồng nhất, độ dày và tính chất quang điện của lớp hấp thụ cần được giải quyết để nâng cao hiệu suất. Các nghiên cứu hiện tại đang tìm cách tối ưu hóa quy trình lắng đọng để cải thiện các yếu tố này.

2.1. Độ đồng nhất của lớp hấp thụ CIGS

Độ đồng nhất của lớp hấp thụ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của pin. Các nghiên cứu chỉ ra rằng sự không đồng nhất có thể dẫn đến giảm hiệu suất quang điện.

2.2. Tính chất quang điện của lớp hấp thụ

Tính chất quang điện của lớp hấp thụ CIGS cần được cải thiện để tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi năng lượng. Việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất này là rất cần thiết.

III. Phương pháp lắng đọng lớp hấp thụ CIGS hiệu quả

Có nhiều phương pháp lắng đọng lớp hấp thụ CIGS, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Các phương pháp như lắng đọng hơi hóa học (CVD) và lắng đọng điện hóa đang được nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng lớp hấp thụ.

3.1. Lắng đọng hơi hóa học CVD

Phương pháp CVD cho phép tạo ra lớp hấp thụ đồng nhất với độ dày chính xác. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho thiết bị CVD thường cao.

3.2. Lắng đọng điện hóa

Lắng đọng điện hóa là một phương pháp tiết kiệm chi phí và dễ thực hiện. Tuy nhiên, việc kiểm soát độ dày và tính chất của lớp hấp thụ vẫn là một thách thức.

IV. Ứng dụng thực tiễn của pin mặt trời CIGS

Pin mặt trời CIGS đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ năng lượng tái tạo cho đến các thiết bị điện tử. Với khả năng chuyển đổi năng lượng hiệu quả, pin CIGS có thể được sử dụng trong các hệ thống năng lượng mặt trời quy mô lớn và nhỏ. Việc nghiên cứu và phát triển pin CIGS sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành năng lượng.

4.1. Ứng dụng trong năng lượng tái tạo

Pin mặt trời CIGS có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các hệ thống điện mặt trời quy mô lớn, giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch.

4.2. Ứng dụng trong thiết bị điện tử

Với kích thước nhỏ gọn và khả năng linh hoạt, pin CIGS có thể được tích hợp vào các thiết bị điện tử như điện thoại di động và máy tính bảng.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu lắng đọng lớp hấp thụ CIGS

Nghiên cứu lắng đọng lớp hấp thụ trong pin mặt trời CIGS đang mở ra nhiều triển vọng mới cho ngành năng lượng tái tạo. Việc cải thiện hiệu suất và độ bền của pin CIGS sẽ là mục tiêu hàng đầu trong các nghiên cứu tiếp theo. Tương lai của pin mặt trời CIGS hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho môi trường và nền kinh tế.

5.1. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình lắng đọng và cải thiện tính chất quang điện của lớp hấp thụ CIGS.

5.2. Tác động đến ngành năng lượng

Sự phát triển của pin mặt trời CIGS sẽ góp phần quan trọng vào việc chuyển đổi sang năng lượng tái tạo, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Nghiên cứu động học lắng đọng lớp hấp thụ của pin mặt trời CIGS trong phương pháp điện hóa