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Study, fabrication and characterization of solar cells based on a-Si:H films deposited by plasma on plastic substrates.
Carlos Ospina
ANDREY KOSAREV
Ismael Cosme Bolaños
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Solar cells
Polymer
Plastics
Photovoltaics
a-Si:H
In this work, plastic substrates PEN, Kapton Polyimide and Teflon were characterized by means of the atomic force microscopy (AFM) technique. Parameters such as maximum height of peaks and width of defects were analyzed. Regions free of defects of these surfaces were also analyzed and the most relevant statistical parameters were determined, such as the RMS roughness, the average height, skewness and kurtosis. In addition to the morphological characterization, spectral measurements were made on the plastic substrates. It was observed that the Teflon substrate has greater optical transmission in the UV spectral region compared to PEN, and exhibits greater transmission in the visible spectrum compared with PEN and Kapton. p-i-n structures were fabricated on plastic and glass substrates, and the evolution of the morphology in the different layers that make up the p-i-n structure was investigated. The study showed that the morphological characteristics of the surfaces depend on the material used as a substrate, as well as the type of the deposited layers. In addition, treatments with argon (Ar) plasma were studied to improve the adhesion of polymers and AZO films on plastic substrates. The optimal conditions that we found were the following: Power of 30 W, pressure equal to 0.3 Torr and time of 6 minutes. The treatment is the same if done at 110° C or at room temperature. Planarization study of surface defects was carried out on flexible substrates. The study was characterized by AFM and transmittance. Fabrication and characterization of completely inorganic flexible solar cells and some hybrids were carried out. The performance of the solar cells was evaluated through J-V performance curves under AM1.5 illumination.
En este trabajo se caracterizaron superficies de sustratos plásticos PEN, Kapton Poliimida y Teflón por medio de la técnica de microscopía de fuerza atómica (AFM). Parámetros como altura máxima de picos y ancho de defectos se analizaron. Regiones libres de defectos de estas superficies también fueron analizadas y se determinaron los parámetros estadísticos más relevantes como son la rugosidad RMS, la altura promedio, “skewness” y curtosis. Además de la caracterización morfológica, mediciones espectrales fueron realizadas sobre los sustratos plásticos. Se observó que el sustrato Teflón posee mayor transmisión óptica en la región espectral UV en comparación con PEN, y exhibe mayor transmisión en el espectro visible comparado con PEN y Kapton. Se fabricaron estructuras p-i-n sobre sustratos de plástico y vidrio, y se investigó la evolución de la morfología en las diferentes capas que conforman la estructura p-i-n. El estudio mostró que las características morfológicas de las superficies dependen del material usado como sustrato, así como del tipo de las capas depositadas. Además, se estudiaron tratamientos con plasma de argón (Ar) para mejorar la adhesión de polímeros y películas de AZO sobre sustratos plásticos. Las condiciones óptimas que encontramos fueron las siguientes: Potencia de 30 W, presión igual a 0.3 Torr y tiempo de 6 minutos. El tratamiento sirve igual si se hace a 110°C o a temperatura ambiente. Estudio de planarización de defectos superficiales fue llevado a cabo sobre sustratos flexibles. El estudio se caracterizó por AFM y transmitancia. Se realizó fabricación y caracterización de celdas solares flexibles completamente inorgánicas y algunas híbridas. El rendimiento de las celdas solares fue evaluado a través de curvas de rendimiento J-V bajo iluminación AM1.5.
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
2018-06
Tesis de doctorado
Inglés
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Ospina Ocampo, C. A., (2018), Study, fabrication and characterization of solar cells based on a-Si:H films deposited by plasma on plastic substrates, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
ELECTRÓNICA
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