Identification des voies de courant parasitaires dans les cellules solaires CIGS en modélisant la réponse J–V dans l'obscurité

Résumé La présence non uniforme de défauts de court-circuit est une cause significative de mauvaise reproductibilité des cellules solaires à grande échelle, ou d'un lot à l'autre pour les cellules de petite taille, mais la valeur la plus couramment utilisée pour la paramétrisation des court-circuits (la résistance de court-circuit) ne parvient pas à identifier la cause de ces court-circuits. Ici, l'utilisation de modèles de circuits équivalents pour décrire les caractéristiques courant-tension dans l'obscurité des dispositifs ZnO:Al/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo afin de comprendre le comportement de court-circuit est évaluée. Des modèles simples, avec un seul chemin de court-circuit, ont été testés mais n'ont pas réussi à s'ajuster aux données expérimentales, tandis qu'un modèle plus sophistiqué développé ici, qui inclut trois chemins de court-circuit, a donné une excellente concordance dans toute la plage de température de 183 à 323 K. La dépendance de la température des paramètres d'ajustement est cohérente avec des modèles physiques connus. Les énergies d'activation et les barrières de contact sont déterminées à partir du modèle, et les facteurs diodes extraits sont uniques sur toute la plage de tension. Une étude de cas est présentée où le modèle est utilisé pour diagnostiquer la mauvaise reproductibilité des dispositifs CIGS (efficacité ~3–14 % sur une plaque de 100 cm²). Il est montré que des efficacités plus faibles étaient corrélées à une plus grande prévalence de courants de court-circuit ohmiques et non ohmiques, qui peuvent se former en raison de trous dans les couches d'absorbeurs et de tampons respectivement, tandis que la qualité de la jonction principale était constante pour toutes les cellules (facteur diode ~1,5–2). La microscopie électronique a confirmé la présence de régions ZnO:Al/i-ZnO/Mo et ZnO:Al/CIGS/Mo, soutenant le schéma multi-voies de court-circuit révélé par la modélisation. Bien que le modèle soit testé ici avec des cellules CIGS, ce modèle général est un outil de diagnostic puissant pour le développement de processus pour tout type de dispositif à film mince. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.