Abstract

Intrinsic zinc oxide films, normally deposited by radio frequency (RF) sputtering, are fabricated by direct current (DC) sputtering. The oxygen-deficient targets are prepared via a newly developed double crucible method. The 800-nm-thick film obtaines significantly higher carrier mobility compareing with that of the 800-nm-thick ZnO film. This is achieved by the widely used RF sputtering, which favors the prevention of carrier recombination at the interfaces and reduction of the series resistance of solar cells. The optimal ZnO film is used in a Cu (ln, Ga) Se2 (CIGS) solar cell with a high efficiency of 11.57%. This letter demonstrates that the insulating ZnO films can be deposited by DC sputtering from oxygen-deficient ZnO targets to lower the cost of thin film solar cells.

© 2011 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. D. Saunderson, R. Swanepoel and M. J. van Staden, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 51, 425 (1998).
  2. P. Pernet, M. Goetz, X. Niquille, D. Fischer, and A. Shah, in Proceedings of 2nd World Conference on PV Energy Conversion 976 (1998).
  3. S. Vaccaro, P. Torres, and J. R. Mosig, Microwave Opt. Tech. Lett. 29, 11 (2001).
  4. H. Cai, D. Zhang, and K. Feng, Acta Energiae Solaris Sin. 27, 687 (2006).
  5. C. Lee, A. Park, and Y. J. Cho, Ceram. Int. 34, 1093 (2008).
  6. J. D. Saunderson, M. J. Witcomb, and R. Swanepoel, J. Mater. Sci. 36, 1563 (2001).
  7. D. Wan, F. Huang, X. Mou, Y. Wang, and F. Xu, ACS Appl. Mater. Interf. 2, 2147 (2010).
  8. K. Ottosson, "The role of i-ZnO for shunt prevention in Cu(In, Ga)Se2-based solar cells", PhD. Thesis (Uppsala universitet, 2006).
  9. H. Cai, D. Zhang, Y. Xue, and K. Tao, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1959 (2009).
  10. Y. J. Kim, C. H. Lee, Y. J. Hong, G. Ch. Yi, S. S. Kim, and H. Cheong, Appl. Phys. Lett. 89, 163128 (2006).
  11. X. Li, A. E. Sally, S. Limpijumnong, S. B. Zhang, S. H. Wei, T. M. Barnes, T. J. Coutts, and R. Noufi, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 1213 (2006).
  12. S. W. Kim, S. Z. Fujita, M. S. Yi, and D. H. Yoon, Appl. Phys. Lett. 88, 253114 (2006).
  13. L. H. Xu, H. Shen, X. Y. Li, and R. H. Zhu, Chin. Opt. Lett. 7, 953 (2009).
  14. S. L. Shi and T. C. Huang, Chin. Opt. Lett. 8, 683 (2010).
  15. J. Ch. Lee and K. H. Kang, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 64, 185 (2000).
  16. W. N. Shafarman and R. Klenk, J. Appl. Phys. 79, 7324 (1996).
  17. J. Hedstrom, H. Ohlsen, M. Bodegard, A. Kylner, and L. Stolt, in Proceeding of 23rd IEEE Photovolt. Spec. Conf. 364 (1993).
  18. W. E. Devaney, W. S. Chen, J. M. Stewart, and R. A. Mickelsen, IEEE Trans. Electron Dev. 37, 428 (1990).
  19. M. Kemell and M. Ritala, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 30, 1 (2005).
  20. T. Nakada and M. Mizutani, Jpn. J. Appl. Phys. 41, L165 (2002).
  21. K. Kushiya and T. Nii, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 4383 (1996).

2010 (2)

D. Wan, F. Huang, X. Mou, Y. Wang, and F. Xu, ACS Appl. Mater. Interf. 2, 2147 (2010).

S. L. Shi and T. C. Huang, Chin. Opt. Lett. 8, 683 (2010).

2009 (2)

H. Cai, D. Zhang, Y. Xue, and K. Tao, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1959 (2009).

L. H. Xu, H. Shen, X. Y. Li, and R. H. Zhu, Chin. Opt. Lett. 7, 953 (2009).

2008 (1)

C. Lee, A. Park, and Y. J. Cho, Ceram. Int. 34, 1093 (2008).

2006 (4)

H. Cai, D. Zhang, and K. Feng, Acta Energiae Solaris Sin. 27, 687 (2006).

Y. J. Kim, C. H. Lee, Y. J. Hong, G. Ch. Yi, S. S. Kim, and H. Cheong, Appl. Phys. Lett. 89, 163128 (2006).

X. Li, A. E. Sally, S. Limpijumnong, S. B. Zhang, S. H. Wei, T. M. Barnes, T. J. Coutts, and R. Noufi, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 1213 (2006).

S. W. Kim, S. Z. Fujita, M. S. Yi, and D. H. Yoon, Appl. Phys. Lett. 88, 253114 (2006).

2005 (1)

M. Kemell and M. Ritala, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 30, 1 (2005).

2002 (1)

T. Nakada and M. Mizutani, Jpn. J. Appl. Phys. 41, L165 (2002).

2001 (2)

J. D. Saunderson, M. J. Witcomb, and R. Swanepoel, J. Mater. Sci. 36, 1563 (2001).

S. Vaccaro, P. Torres, and J. R. Mosig, Microwave Opt. Tech. Lett. 29, 11 (2001).

2000 (1)

J. Ch. Lee and K. H. Kang, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 64, 185 (2000).

1998 (1)

J. D. Saunderson, R. Swanepoel and M. J. van Staden, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 51, 425 (1998).

1996 (2)

K. Kushiya and T. Nii, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 4383 (1996).

W. N. Shafarman and R. Klenk, J. Appl. Phys. 79, 7324 (1996).

1990 (1)

W. E. Devaney, W. S. Chen, J. M. Stewart, and R. A. Mickelsen, IEEE Trans. Electron Dev. 37, 428 (1990).

Barnes, T. M.

X. Li, A. E. Sally, S. Limpijumnong, S. B. Zhang, S. H. Wei, T. M. Barnes, T. J. Coutts, and R. Noufi, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 1213 (2006).

Cai, H.

H. Cai, D. Zhang, Y. Xue, and K. Tao, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1959 (2009).

H. Cai, D. Zhang, and K. Feng, Acta Energiae Solaris Sin. 27, 687 (2006).

Chen, W. S.

W. E. Devaney, W. S. Chen, J. M. Stewart, and R. A. Mickelsen, IEEE Trans. Electron Dev. 37, 428 (1990).

Cheong, H.

Y. J. Kim, C. H. Lee, Y. J. Hong, G. Ch. Yi, S. S. Kim, and H. Cheong, Appl. Phys. Lett. 89, 163128 (2006).

Cho, Y. J.

C. Lee, A. Park, and Y. J. Cho, Ceram. Int. 34, 1093 (2008).

Coutts, T. J.

X. Li, A. E. Sally, S. Limpijumnong, S. B. Zhang, S. H. Wei, T. M. Barnes, T. J. Coutts, and R. Noufi, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 1213 (2006).

Devaney, W. E.

W. E. Devaney, W. S. Chen, J. M. Stewart, and R. A. Mickelsen, IEEE Trans. Electron Dev. 37, 428 (1990).

Feng, K.

H. Cai, D. Zhang, and K. Feng, Acta Energiae Solaris Sin. 27, 687 (2006).

Fujita, S. Z.

S. W. Kim, S. Z. Fujita, M. S. Yi, and D. H. Yoon, Appl. Phys. Lett. 88, 253114 (2006).

Hong, Y. J.

Y. J. Kim, C. H. Lee, Y. J. Hong, G. Ch. Yi, S. S. Kim, and H. Cheong, Appl. Phys. Lett. 89, 163128 (2006).

Huang, F.

D. Wan, F. Huang, X. Mou, Y. Wang, and F. Xu, ACS Appl. Mater. Interf. 2, 2147 (2010).

Huang, T. C.

Kang, K. H.

J. Ch. Lee and K. H. Kang, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 64, 185 (2000).

Kemell, M.

M. Kemell and M. Ritala, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 30, 1 (2005).

Kim, S. S.

Y. J. Kim, C. H. Lee, Y. J. Hong, G. Ch. Yi, S. S. Kim, and H. Cheong, Appl. Phys. Lett. 89, 163128 (2006).

Kim, S. W.

S. W. Kim, S. Z. Fujita, M. S. Yi, and D. H. Yoon, Appl. Phys. Lett. 88, 253114 (2006).

Kim, Y. J.

Y. J. Kim, C. H. Lee, Y. J. Hong, G. Ch. Yi, S. S. Kim, and H. Cheong, Appl. Phys. Lett. 89, 163128 (2006).

Klenk, R.

W. N. Shafarman and R. Klenk, J. Appl. Phys. 79, 7324 (1996).

Kushiya, K.

K. Kushiya and T. Nii, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 4383 (1996).

Lee, C.

C. Lee, A. Park, and Y. J. Cho, Ceram. Int. 34, 1093 (2008).

Lee, C. H.

Y. J. Kim, C. H. Lee, Y. J. Hong, G. Ch. Yi, S. S. Kim, and H. Cheong, Appl. Phys. Lett. 89, 163128 (2006).

Lee, J. Ch.

J. Ch. Lee and K. H. Kang, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 64, 185 (2000).

Li, X.

X. Li, A. E. Sally, S. Limpijumnong, S. B. Zhang, S. H. Wei, T. M. Barnes, T. J. Coutts, and R. Noufi, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 1213 (2006).

Li, X. Y.

Limpijumnong, S.

X. Li, A. E. Sally, S. Limpijumnong, S. B. Zhang, S. H. Wei, T. M. Barnes, T. J. Coutts, and R. Noufi, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 1213 (2006).

Mickelsen, R. A.

W. E. Devaney, W. S. Chen, J. M. Stewart, and R. A. Mickelsen, IEEE Trans. Electron Dev. 37, 428 (1990).

Mizutani, M.

T. Nakada and M. Mizutani, Jpn. J. Appl. Phys. 41, L165 (2002).

Mosig, J. R.

S. Vaccaro, P. Torres, and J. R. Mosig, Microwave Opt. Tech. Lett. 29, 11 (2001).

Mou, X.

D. Wan, F. Huang, X. Mou, Y. Wang, and F. Xu, ACS Appl. Mater. Interf. 2, 2147 (2010).

Nakada, T.

T. Nakada and M. Mizutani, Jpn. J. Appl. Phys. 41, L165 (2002).

Nii, T.

K. Kushiya and T. Nii, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 4383 (1996).

Noufi, R.

X. Li, A. E. Sally, S. Limpijumnong, S. B. Zhang, S. H. Wei, T. M. Barnes, T. J. Coutts, and R. Noufi, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 1213 (2006).

Park, A.

C. Lee, A. Park, and Y. J. Cho, Ceram. Int. 34, 1093 (2008).

Ritala, M.

M. Kemell and M. Ritala, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 30, 1 (2005).

Sally, A. E.

X. Li, A. E. Sally, S. Limpijumnong, S. B. Zhang, S. H. Wei, T. M. Barnes, T. J. Coutts, and R. Noufi, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 1213 (2006).

Saunderson, J. D.

J. D. Saunderson, M. J. Witcomb, and R. Swanepoel, J. Mater. Sci. 36, 1563 (2001).

J. D. Saunderson, R. Swanepoel and M. J. van Staden, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 51, 425 (1998).

Shafarman, W. N.

W. N. Shafarman and R. Klenk, J. Appl. Phys. 79, 7324 (1996).

Shen, H.

Shi, S. L.

Staden, R. Swanepoel and M. J. van

J. D. Saunderson, R. Swanepoel and M. J. van Staden, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 51, 425 (1998).

Stewart, J. M.

W. E. Devaney, W. S. Chen, J. M. Stewart, and R. A. Mickelsen, IEEE Trans. Electron Dev. 37, 428 (1990).

Swanepoel, R.

J. D. Saunderson, M. J. Witcomb, and R. Swanepoel, J. Mater. Sci. 36, 1563 (2001).

Tao, K.

H. Cai, D. Zhang, Y. Xue, and K. Tao, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1959 (2009).

Torres, P.

S. Vaccaro, P. Torres, and J. R. Mosig, Microwave Opt. Tech. Lett. 29, 11 (2001).

Vaccaro, S.

S. Vaccaro, P. Torres, and J. R. Mosig, Microwave Opt. Tech. Lett. 29, 11 (2001).

Wan, D.

D. Wan, F. Huang, X. Mou, Y. Wang, and F. Xu, ACS Appl. Mater. Interf. 2, 2147 (2010).

Wang, Y.

D. Wan, F. Huang, X. Mou, Y. Wang, and F. Xu, ACS Appl. Mater. Interf. 2, 2147 (2010).

Wei, S. H.

X. Li, A. E. Sally, S. Limpijumnong, S. B. Zhang, S. H. Wei, T. M. Barnes, T. J. Coutts, and R. Noufi, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 1213 (2006).

Witcomb, M. J.

J. D. Saunderson, M. J. Witcomb, and R. Swanepoel, J. Mater. Sci. 36, 1563 (2001).

Xu, F.

D. Wan, F. Huang, X. Mou, Y. Wang, and F. Xu, ACS Appl. Mater. Interf. 2, 2147 (2010).

Xu, L. H.

Xue, Y.

H. Cai, D. Zhang, Y. Xue, and K. Tao, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1959 (2009).

Yi, G. Ch.

Y. J. Kim, C. H. Lee, Y. J. Hong, G. Ch. Yi, S. S. Kim, and H. Cheong, Appl. Phys. Lett. 89, 163128 (2006).

Yi, M. S.

S. W. Kim, S. Z. Fujita, M. S. Yi, and D. H. Yoon, Appl. Phys. Lett. 88, 253114 (2006).

Yoon, D. H.

S. W. Kim, S. Z. Fujita, M. S. Yi, and D. H. Yoon, Appl. Phys. Lett. 88, 253114 (2006).

Zhang, D.

H. Cai, D. Zhang, Y. Xue, and K. Tao, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1959 (2009).

H. Cai, D. Zhang, and K. Feng, Acta Energiae Solaris Sin. 27, 687 (2006).

Zhang, S. B.

X. Li, A. E. Sally, S. Limpijumnong, S. B. Zhang, S. H. Wei, T. M. Barnes, T. J. Coutts, and R. Noufi, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 1213 (2006).

Zhu, R. H.

ACS Appl. Mater. Interf. (1)

D. Wan, F. Huang, X. Mou, Y. Wang, and F. Xu, ACS Appl. Mater. Interf. 2, 2147 (2010).

Acta Energiae Solaris Sin. (1)

H. Cai, D. Zhang, and K. Feng, Acta Energiae Solaris Sin. 27, 687 (2006).

Appl. Phys. Lett. (2)

Y. J. Kim, C. H. Lee, Y. J. Hong, G. Ch. Yi, S. S. Kim, and H. Cheong, Appl. Phys. Lett. 89, 163128 (2006).

S. W. Kim, S. Z. Fujita, M. S. Yi, and D. H. Yoon, Appl. Phys. Lett. 88, 253114 (2006).

Ceram. Int. (1)

C. Lee, A. Park, and Y. J. Cho, Ceram. Int. 34, 1093 (2008).

Chin. Opt. Lett. (2)

Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. (1)

M. Kemell and M. Ritala, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 30, 1 (2005).

IEEE Trans. Electron Dev. (1)

W. E. Devaney, W. S. Chen, J. M. Stewart, and R. A. Mickelsen, IEEE Trans. Electron Dev. 37, 428 (1990).

J. Appl. Phys. (1)

W. N. Shafarman and R. Klenk, J. Appl. Phys. 79, 7324 (1996).

J. Mater. Sci. (1)

J. D. Saunderson, M. J. Witcomb, and R. Swanepoel, J. Mater. Sci. 36, 1563 (2001).

J. Vac. Sci. Technol. A (1)

X. Li, A. E. Sally, S. Limpijumnong, S. B. Zhang, S. H. Wei, T. M. Barnes, T. J. Coutts, and R. Noufi, J. Vac. Sci. Technol. A 24, 1213 (2006).

Jpn. J. Appl. Phys. (2)

T. Nakada and M. Mizutani, Jpn. J. Appl. Phys. 41, L165 (2002).

K. Kushiya and T. Nii, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 4383 (1996).

Microwave Opt. Tech. Lett. (1)

S. Vaccaro, P. Torres, and J. R. Mosig, Microwave Opt. Tech. Lett. 29, 11 (2001).

Sol. Energy Mater. Sol. Cells (3)

H. Cai, D. Zhang, Y. Xue, and K. Tao, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1959 (2009).

J. D. Saunderson, R. Swanepoel and M. J. van Staden, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 51, 425 (1998).

J. Ch. Lee and K. H. Kang, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 64, 185 (2000).

Other (3)

J. Hedstrom, H. Ohlsen, M. Bodegard, A. Kylner, and L. Stolt, in Proceeding of 23rd IEEE Photovolt. Spec. Conf. 364 (1993).

P. Pernet, M. Goetz, X. Niquille, D. Fischer, and A. Shah, in Proceedings of 2nd World Conference on PV Energy Conversion 976 (1998).

K. Ottosson, "The role of i-ZnO for shunt prevention in Cu(In, Ga)Se2-based solar cells", PhD. Thesis (Uppsala universitet, 2006).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.