Luận án Tiến sĩ Vật lý: Mô phỏng vật lý linh kiện, chế tạo và khảo sát tính chất một số lớp chính của pin mặt trời trên cơ sở màng mỏng CIGS

Luận án trình bày tình hình nghiên cứu PMT trên thế giới và tại Việt Nam, trong đó PMT màng mỏng CIGS được trình bày khá chi tiết; các vấn đề về chương trình mô phỏng AMPS-1D và ứng dụng của nó trên đối tượng một PMT CIGS hoàn chỉnh; thực nghiệm và các kết quả nghiên cứu chế tạo các mẫu màng ZnO, CIGS bằng hai phương pháp lắng đọng điện hóa và PED; chế tạo thử một PMT với lớp hấp thụ CIGS lắng đọng bằng phương pháp điện hóa và kết quả khảo sát tính chất quang điện của chúng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Vật lý: Mô phỏng vật lý linh kiện, chế tạo và khảo sát tính chất một số lớp chính của pin mặt trời trên cơ sở màng mỏng CIGS ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGÔ ĐÌNH SÁNG MÔ PHỎNG VẬT LÝ LINH KIỆN, CHẾ TẠOVÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT MỘT SỐ LỚP CHÍNH CỦA PIN MẶT TRỜI TRÊN CƠ SỞ MÀNG MỎNG CIGS LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGÔ ĐÌNH SÁNG MÔ PHỎNG VẬT LÝ LINH KIỆN, CHẾ TẠOVÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT MỘT SỐ LỚP CHÍNH CỦA PIN MẶT TRỜI TRÊN CƠ SỞ MÀNG MỎNG CIGS Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn Mã số: 62 44 07 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. Phạm Hồng Quang TS. Lê Tuấn Tú Hà Nội – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quảnêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ côngtrình nào khác. Tác giả Ngô Đình Sáng LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin kính gửi tới PGS. TS. Phạm Hồng Quang và TS. Lê Tuấn Túnhững lời cảm ơn sâu sắc nhất. Các Thầy là người đã trực tiếp hướng dẫn tôi, giúp đỡ vàtạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi hoàn thành bản luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Nguyễn Huy Sinh, người thầy đã dạybảo và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập cũng như quá trình hoàn thiện bảnluận án tại Bộ môn Vật lí Nhiệt độ thấp. Tôi cũng xin cảm ơn sự nhiệt tình động viên, giúp đỡ và luôn luôn tạo mọi điều kiệnthuận lợi của Thầy Bùi Hữu Thắng - Trưởng Bộ môn Vật lí Trường Đại học Xây dựngtrong suốt quá trình hoàn thành bản luận án này. Tôi xin gửi tới NCS. Vũ Văn Khải, CN. Đỗ Quang Ngọc, TS. Trần Thị Quỳnh Hoa,TS. Hồ Khắc Hiếu, NCS. Đặng Thị Bích Hợp lòng biết ơn vì sự quan tâm, động viên tôicũng như các ý kiến đóng góp, các thảo luận khoa học trong quá trình hoàn thành luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn của mình tới NCS. Lưu Mạnh Quỳnh, ThS. Nguyễn DuyThiện, những người đã rất nhiệt tình cùng tôi thực hiện các phép đo đạc và vận hành cácthiết bị thí nghiệm. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Vật lí Nhiệt độ thấp vàBộ môn Vật lí Chất rắn, Khoa Vật lí, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội,đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất giúp tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin gửi lời cám ơn tới đề tài Nafosted mã số 103.02.59.09 đã có những hỗ trợvề kinh phí trong quá trình tôi làm thực nghiệm ở nước ngoài. Tôi xin gửi lòng biết ơn sự động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi của các thầy côtrong Bộ môn Vật lí cũng như lãnh đạo Khoa Cơ khí Xây dựng và Ban Giám hiệu TrườngĐại học Xây dựng trong quá trình tôi thực hiện luận án. Cuối cùng tôi dành tình cảm đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Bố, Mẹ, Anh,Em ruột của tôi, Vợ và Bố, Mẹ, Anh, Em ruột của Vợ tôi, những người đã luôn mong mỏi,động viên tôi, giúp tôi thêm nghị lực để hoàn thành bản luận án này! Hà Nội, tháng 03 năm 2013 Tác giả MỤC LỤC TrangLời cam đoanLời cảm ơnDanh mục các kí hiệu ……………………………………………………….. iDanh mục các chữ viết tắt …………………………………………………... iiiDanh mục các hình ảnh và đồ thị …………………………………………… vDanh mục các bảng………………………………………………………….. xMỞ ĐẦU ………………………………………………………………….. 1CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PIN MẶT TRỜI MÀNG MỎNG 8 TRÊN CƠ SỞ LỚP HẤP THỤ CuIn1-xGaxSe2 (CIGS)….. 81.1 Các thế hệ pin mặt trời …………………………………………….. 81.2 Nguyên lý hoạt động của PMT CIGS …........................................... 141.2.1 Cơ sở lý thuyết ……………………………………………………………… 141.2.2 Cấu tạo của pin………………………..……………………………………. 151.2.3 Đặc trưng dòng-thế (I-V)………………………………………………….. 171.3 Một số phương pháp chế tạo các lớp chính của PMT dạng CIGS 191.3.1 Phương pháp bốc bay chân không ………………………………………. 201.3.2 Phương pháp chế tạo màng bằng phún xạ catot (Cathode 1 Sputtering)…………………………………………………………………… 211.3.3 Phương pháp laze xung (PLD - Pulsed Laser Deposition)……………. 211.3.4 Phương pháp chế tạo màng mỏng bằng điện tử xung (Pulse 1717 Electrodeposition-PED)…………………………………………………… 221.3.5 Phương pháp epitaxi chùm phân tử (MBE-Molecular Beam Epitaxy) 221.3.6 Phương pháp chế tạo màng bằng lắng đọng điện hóa 1919 (Electrodeposition)…………………………………………………………. 231.4 Một số phương pháp khảo sát cấu trúc và tính chất màng mỏng 24 1.4.1 Phân tích cấu trúc tinh thể bằng phương pháp nhiễu xạ tia X ……… 241.4.2 Phân tích hình thái học bề mặt màng mỏng bằng hiển vi điện tử quét 22 22 (Scanning Electron Microscopy - SEM)…………………………………. 261.4.3 Phân tích tính chất quang của màng mỏng bằng quang phổ kế……… 271.4.4 Phương pháp xác định chiều dày màng mỏng bằng dao động thạch 25 anh (quartz)…………………………………………………………………. 291.4.5 Phương pháp Van der Pauw………………………………………………. 30 1.4.5.1 Đo điện trở mặt của mẫu màng mỏng bằng kỹ thuật Van der 2 Pauw……………………………………………………………….. 30 1.4.5.2 Phép đo hiệu ứng Hall……………………………………………. 321.4.6 Phương pháp đo chiều dày màng mỏng bằng Stylus Profiler………… 351.4.7 Phương pháp đo điện trở vuông của mẫu màng mỏng…… ...