Article (Périodiques scientifiques)
Deliberate and Accidental Gas-Phase Alkali Doping of Chalcogenide Semiconductors: Cu(In,Ga)Se2
COLOMBARA, Diego; Berner, Ulrich; Ciccioli, Andrea et al.
2017In Scientific Reports, 7, p. 43266
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Deliberate and Accidental Gas-Phase Alkali Doping of Chalcogenide Semiconductors - Cu(In,Ga)Se2.pdf
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Mots-clés :
Sodium; Potassium; Doping; CIGS; Chalcopyrite; CZTS; Kesterite; Chalcogenide; Solar cell; Photovoltaic; Thin film; GGI gradient; In-Ga interdiffusion; Contamination
Résumé :
[en] Alkali metal doping is essential to achieve highly efficient energy conversion in Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe) solar cells. Doping is normally achieved through solid state reactions, but recent observations of gas phase alkali transport in the kesterite sulfide (Cu2ZnSnS4) system (re)open the way to a novel gas-phase doping strategy. However, the current understanding of gas-phase alkali transport is very limited. This work (i) shows that CIGSe device efficiency can be improved from 2% to 8% by gas-phase sodium incorporation alone, (ii) identifies the most likely routes for gas-phase alkali transport based on mass spectrometric studies, (iii) provides thermochemical computations to rationalize the observations and (iv) critically discusses the subject literature with the aim to better understand the chemical basis of the phenomenon. These results suggest that accidental alkali metal doping occurs all the time, that a controlled vapor pressure of alkali metal could be applied during growth to dope the semiconductor, and that it may have to be accounted for during the currently used solid state doping routes. It is concluded that alkali gas-phase transport occurs through a plurality of routes and cannot be attributed to one single source.
Disciplines :
Science des matériaux & ingénierie
Chimie
Physique
Physique, chimie, mathématiques & sciences de la terre: Multidisciplinaire, généralités & autres
Energie
Ingénierie, informatique & technologie: Multidisciplinaire, généralités & autres
Auteur, co-auteur :
COLOMBARA, Diego ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
Berner, Ulrich
Ciccioli, Andrea
MALAQUIAS, Joao Corujo Branco ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
BERTRAM, Tobias ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
CROSSAY, Alexandre ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
Schöneich, Michael
MEADOWS, Helen ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
REGESCH, David ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
Delsante, Simona
Gigli, Guido
Valle, Nathalie
Guillot, Jérome
El Adib, Brahime
Grysan, Patrick
DALE, Phillip ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
Plus d'auteurs (6 en +) Voir moins
Co-auteurs externes :
yes
Langue du document :
Anglais
Titre :
Deliberate and Accidental Gas-Phase Alkali Doping of Chalcogenide Semiconductors: Cu(In,Ga)Se2
Date de publication/diffusion :
février 2017
Titre du périodique :
Scientific Reports
eISSN :
2045-2322
Maison d'édition :
Nature Publishing Group, London, Royaume-Uni
Volume/Tome :
7
Pagination :
43266
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Focus Area :
Physics and Materials Science
Projet FnR :
FNR8302176 - Gas-phase Alkali Doping Of Chalcogenide Semiconductors, 2014 (01/06/2015-31/05/2017) - Diego Colombara
Intitulé du projet de recherche :
GALDOCHS
Organisme subsidiant :
FNR - Fonds National de la Recherche
Disponible sur ORBilu :
depuis le 13 mars 2017

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