Thèse de doctorat (Mémoires et thèses)
High performance transparent conducting materials for solar cells
GNANASAMBANDAN, Poorani
2023
 

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Mots-clés :
Semiconductors; Solar cells; Transparent semiconductors; Conductive oxides; Atomic layer deposition; Buffer layers; Ternary metal oxides; zinc tin oxide; zinc magnesium oxide
Résumé :
[en] Atomic layer deposition (ALD) has been widely used for the development of buffer layers on copper-indium-gallium-sulfide and copper-indium-galliumselenide solar cells with appropriate electronic properties; however, still an in-depth understanding of the growth properties of the ternary oxide and their related properties is lacking. In this thesis, we investigate the interface chemistry and mixing of binary ALD processes on the growth and resulting optoelectronic properties by altering the supercycle process parameters (pulse ratio and bilayer period) of the ternary ALD process for zinc magnesium oxide(ZMO) and zinc tin oxide (ZTO). We show that the interplay between ZnO and MgO interfaces in the synthesis of ZMO leads to enhanced growth of the MgO layer by the ZnO surface. Similarly, we validate the inhibited growth of ZnO by SnOx surface in ALD deposited ZTO films. We propose probing the effect of the bilayer period in growth of ternary oxides by ALD can serve as an effective alternative to QCM in understanding the growth kinetics which can be extended to many other materials. We show that the optical properties of the ternary films not only depend on the composition but also depend on the bilayer period at a given composition. More specifically, the bandgap at a given composition for both ZMO and ZTO films is high at the smallest bilayer period and starts decreasing with increase in bilayer period, reaching the bandgap value of ZnO for bilayer periods greater than 40. We explore the possible mechanisms for the change in optical properties with bilayer period. We propose bilayer period as an effective parameter alongside composition to tune the bandgap and demonstrate the application of which by depositing ALD grown ZMO buffer layers for chalcopyrite solar cells.
Centre de recherche :
LIST - Luxembourg Institute of Science & Technology
Disciplines :
Physique
Auteur, co-auteur :
GNANASAMBANDAN, Poorani  ;  University of Luxembourg
Langue du document :
Anglais
Titre :
High performance transparent conducting materials for solar cells
Date de soutenance :
02 octobre 2023
Nombre de pages :
140
Institution :
Unilu - University of Luxembourg [Faculty of Science, Technology and Medicine], Esch-sur-Alzette, Luxembourg
Intitulé du diplôme :
Docteur en Physique (DIP_DOC_0003_B)
Promoteur :
LETURCQ, Renaud ;  University of Luxembourg
Président du jury :
SIEBENTRITT, Susanne ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Physics and Materials Science (DPHYMS)
Secrétaire :
Muñoz-Rojas David;  UGA - Universite Grenoble Alpes [FR] > Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique, INP-CNRS,
Membre du jury :
POLESEL, Jerome ;  University of Luxembourg
Bachmann Julien;  FAU - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg [DE] > Chemistry > Professor
Focus Area :
Physics and Materials Science
Objectif de développement durable (ODD) :
13. Mesures relatives à la lutte contre les changements climatiques
7. Energie propre et d'un coût abordable
9. Industrie, innovation et infrastructure
Intitulé du projet de recherche :
R-AGR-3444 - PRIDE17/12246511 PACE_Common (01/03/2019 - 31/08/2025) - DALE Phillip
Organisme subsidiant :
FNR - Fonds National de la Recherche
N° du Fonds :
PRIDE17/12246511/PACE
Disponible sur ORBilu :
depuis le 04 décembre 2023

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