Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 11/2016

30.06.2016

Optical properties of zirconium oxide thin films for semitransparent solar cell applications

verfasst von: Hoi Jin Yoon, Ki Su Bang, Jung Wook Lim, Seung-Yun Lee

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 11/2016

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

We prepared zirconium oxide thin films using reactive sputter deposition, and investigated their optical properties as a dielectric layer constituting semitransparent silicon thin film solar cells. The transmittance and reflectance of zirconium oxide thin films, deposited at various oxygen flow rates, are distinctly divided into three different ranges depending on the oxygen flow rate. Highly transparent zirconium oxide films are grown at relatively high flow rates, but they become nearly opaque at very low flow rates. Microstructural observation and refractive index measurement support that the transition from metallic zirconium-rich to dielectric zirconium oxide film proceeds as the oxygen flow rate increases. X-ray diffraction analysis indicates that the highly transparent films have a monoclinic phase of stoichiometric ZrO2. While the transmittance of the monoclinic ZrO2 films gradually decreases with an increase of film thickness, the reflectance exhibits a strong dependence on the film’s antireflection characteristic. The simulation results are in close agreement with the measured transmittance and reflectance. The simulated back reflectance of semitransparent silicon thin film solar cells demonstrates that the color of the semitransparent cells can be adjusted with the addition of the ZrO2 thin film.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat J. Benemann, C. Oussama, E. Schaar-Gabriel, Sol. Energy Mat. Sol. C. 67(1), 345 (2001)CrossRef J. Benemann, C. Oussama, E. Schaar-Gabriel, Sol. Energy Mat. Sol. C. 67(1), 345 (2001)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat S. Yoon, S. Tak, J. Kim, Y. Jun, K. Kang, J. Park, Build. Environ. 46(10), 1899 (2011)CrossRef S. Yoon, S. Tak, J. Kim, Y. Jun, K. Kang, J. Park, Build. Environ. 46(10), 1899 (2011)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat H. Otaka, M. Kira, K. Yano, S. Ito, H. Mitekura, T. Kawata, F. Matsui, J. Photochem. Photobiol. A 164(1), 67 (2004)CrossRef H. Otaka, M. Kira, K. Yano, S. Ito, H. Mitekura, T. Kawata, F. Matsui, J. Photochem. Photobiol. A 164(1), 67 (2004)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat T. Nakada, Y. Hirabayashi, T. Tokado, D. Ohmori, T. Mise, Sol. Energy 77(6), 739 (2004)CrossRef T. Nakada, Y. Hirabayashi, T. Tokado, D. Ohmori, T. Mise, Sol. Energy 77(6), 739 (2004)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat F. Roux, P. Faucherand, H. Fournier, L. Grenet, F. Emieux, N. Karst, S. Perraud, V. Renzi, P. Messaoudi, P. Lefillastre, A. Guillou, P.-Y. Thoulon, in European photovoltaic solar energy conference and exhibition (EU PVSEC) (2015), 3DV.1.11 F. Roux, P. Faucherand, H. Fournier, L. Grenet, F. Emieux, N. Karst, S. Perraud, V. Renzi, P. Messaoudi, P. Lefillastre, A. Guillou, P.-Y. Thoulon, in European photovoltaic solar energy conference and exhibition (EU PVSEC) (2015), 3DV.1.11
7.
Zurück zum Zitat C. Heisler, C.S. Schnohr, M. Hädrich, M. Oertel, C. Kraft, U. Reislöhner, H. Metzner, W. Wesch, Thin Solid Films 548, 627 (2013)CrossRef C. Heisler, C.S. Schnohr, M. Hädrich, M. Oertel, C. Kraft, U. Reislöhner, H. Metzner, W. Wesch, Thin Solid Films 548, 627 (2013)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat R.F. Bailey-Salzman, B.P. Rand, S.R. Forresta, Appl. Phys. Lett. 88, 233502 (2006)CrossRef R.F. Bailey-Salzman, B.P. Rand, S.R. Forresta, Appl. Phys. Lett. 88, 233502 (2006)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat J.-Y. Lee, S.T. Connor, Y. Cui, P. Peumans, Nano Lett. 10, 1276 (2010)CrossRef J.-Y. Lee, S.T. Connor, Y. Cui, P. Peumans, Nano Lett. 10, 1276 (2010)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat G.E. Eperon, D. Bryant, J. Troughton, S.D. Stranks, M.B. Johnston, T. Watson, D.A. Worsley, H.J. Snaith, J. Phys. Chem. Lett. 6, 129 (2015)CrossRef G.E. Eperon, D. Bryant, J. Troughton, S.D. Stranks, M.B. Johnston, T. Watson, D.A. Worsley, H.J. Snaith, J. Phys. Chem. Lett. 6, 129 (2015)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat C.-Y. Chang, K.-T. Lee, W.-K. Huang, H.-Y. Siao, Y.-C. Chang, Chem. Mater. 27, 5122 (2015)CrossRef C.-Y. Chang, K.-T. Lee, W.-K. Huang, H.-Y. Siao, Y.-C. Chang, Chem. Mater. 27, 5122 (2015)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat L.V. Mercaldo, M.L. Addonizio, M.D. Noce, P.D. Veneri, A. Scognamiglio, C. Privato, Appl. Energy 86, 1836 (2009)CrossRef L.V. Mercaldo, M.L. Addonizio, M.D. Noce, P.D. Veneri, A. Scognamiglio, C. Privato, Appl. Energy 86, 1836 (2009)CrossRef
13.
14.
Zurück zum Zitat C.-H. Cheng, Y.-H. Lin, J.-H. Chang, C.-I. Wu, G.-R. Lin, RSC Adv. 4, 18397 (2014)CrossRef C.-H. Cheng, Y.-H. Lin, J.-H. Chang, C.-I. Wu, G.-R. Lin, RSC Adv. 4, 18397 (2014)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat H. Maurus, M. Schmid, B. Blersch, P. Lechner, H. Schade, Re-focus 5, 22 (2004) H. Maurus, M. Schmid, B. Blersch, P. Lechner, H. Schade, Re-focus 5, 22 (2004)
16.
Zurück zum Zitat E. Fathi, A. Sazonov, in 2010 35th IEEE photovoltaic specialists conference (PVSC) (2010), p. 1500 E. Fathi, A. Sazonov, in 2010 35th IEEE photovoltaic specialists conference (PVSC) (2010), p. 1500
17.
Zurück zum Zitat J.W. Lim, S.H. Lee, D.J. Lee, Y.J. Lee, S.J. Yun, Thin Solid Films 547, 212 (2013)CrossRef J.W. Lim, S.H. Lee, D.J. Lee, Y.J. Lee, S.J. Yun, Thin Solid Films 547, 212 (2013)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat S.-Y. Lee, K.S. Bang, J.W. Lim, J. Electron. Mater. 43(9), 3204 (2014)CrossRef S.-Y. Lee, K.S. Bang, J.W. Lim, J. Electron. Mater. 43(9), 3204 (2014)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat S.H. Lee, S.J. Yun, M. Shin, J.W. Lim, Sol. Energy Mat. Sol. C. 117, 519 (2013)CrossRef S.H. Lee, S.J. Yun, M. Shin, J.W. Lim, Sol. Energy Mat. Sol. C. 117, 519 (2013)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat B.-G. Son, S.Y. Je, H.J. Kim, C.-K. Lee, C.-K. Lee, A.Y. Hwang, J.Y. Won, J.H. Song, R. Choi, J.K. Jeong, Phys. Status Solidi-R 7(7), 485 (2013)CrossRef B.-G. Son, S.Y. Je, H.J. Kim, C.-K. Lee, C.-K. Lee, A.Y. Hwang, J.Y. Won, J.H. Song, R. Choi, J.K. Jeong, Phys. Status Solidi-R 7(7), 485 (2013)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat I.-K. Lee, S.-W. Lee, J.-G. Gu, K.-S. Kim, W.-J. Cho. Jpn. J. Appl. Phys. 52, 06GE05 (2013) I.-K. Lee, S.-W. Lee, J.-G. Gu, K.-S. Kim, W.-J. Cho. Jpn. J. Appl. Phys. 52, 06GE05 (2013)
22.
Zurück zum Zitat Y.H. Wong, K.Y. Cheong, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 21, 980 (2010) Y.H. Wong, K.Y. Cheong, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 21, 980 (2010)
23.
Zurück zum Zitat K. Takei, R. Kapadia, H. Fang, E. Plis, S. Krishna, A. Javey, Appl. Phys. Lett. 102(15), 153513 (2013)CrossRef K. Takei, R. Kapadia, H. Fang, E. Plis, S. Krishna, A. Javey, Appl. Phys. Lett. 102(15), 153513 (2013)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Z. Yao, H. Gao, Z. Jiang, F. Wang, J. Am. Ceram. Soc. 91(2), 555 (2008)CrossRef Z. Yao, H. Gao, Z. Jiang, F. Wang, J. Am. Ceram. Soc. 91(2), 555 (2008)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat M.R. Johan, M.S.M. Suan, N.L. Hawari, H.A. Ching, Int. J. Electrochem. Sci. 6, 6094 (2011) M.R. Johan, M.S.M. Suan, N.L. Hawari, H.A. Ching, Int. J. Electrochem. Sci. 6, 6094 (2011)
27.
Zurück zum Zitat S.-U. Jeong, J.-W. Lim, S.-Y. Lee, J. Korean Vac. Soc. 21(1), 22 (2012)CrossRef S.-U. Jeong, J.-W. Lim, S.-Y. Lee, J. Korean Vac. Soc. 21(1), 22 (2012)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat J.M. Walls, Methods of surface analysis (Cambridge University Press, Cambridge, 1987), p. 107 J.M. Walls, Methods of surface analysis (Cambridge University Press, Cambridge, 1987), p. 107
29.
Zurück zum Zitat S. Wang, G. Xia, X. Fu, H. He, J. Shao, Z. Fan, Thin Solid Films 515, 3352 (2007)CrossRef S. Wang, G. Xia, X. Fu, H. He, J. Shao, Z. Fan, Thin Solid Films 515, 3352 (2007)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat D.A. Glocker, S.I. Shah, Handbook of thin film process technology (London: Institute of Physics, 1995), p. A3.0.14 D.A. Glocker, S.I. Shah, Handbook of thin film process technology (London: Institute of Physics, 1995), p. A3.0.14
32.
Zurück zum Zitat S.N. Basahel, T.T. Ali, M. Mokhtar, K. Narasimharao, Nanoscale Res. Lett. 10, 73 (2015)CrossRef S.N. Basahel, T.T. Ali, M. Mokhtar, K. Narasimharao, Nanoscale Res. Lett. 10, 73 (2015)CrossRef
33.
34.
Zurück zum Zitat S.-Y. Lee, S. U. Jeong, K. S. Bang, J. W. Lim, in Proceedings in SPIE 8438, photonics for solar energy systems IV (2012), p. 84381P S.-Y. Lee, S. U. Jeong, K. S. Bang, J. W. Lim, in Proceedings in SPIE 8438, photonics for solar energy systems IV (2012), p. 84381P
Metadaten
Titel
Optical properties of zirconium oxide thin films for semitransparent solar cell applications
verfasst von
Hoi Jin Yoon
Ki Su Bang
Jung Wook Lim
Seung-Yun Lee
Publikationsdatum
30.06.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 11/2016
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-016-5260-4

Weitere Artikel der Ausgabe 11/2016

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 11/2016 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt