Light Trapping in Ultrathin CIGS Solar Cells with Nanostructured Back Mirrors
In: IEEE Journal of Photovoltaics IEEE Journal of Photovoltaics, IEEE, 2017, 7 (5), pp.1433-1441. ⟨10.1109/JPHOTOV.2017.2726566⟩ IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS, 2017, 7 (5), pp.1433-1441. 〈10.1109/JPHOTOV.2017.2726566〉; (2017-09-01)
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Novel architectures for light trapping in ultrathin Cu(In,Ga)Se $_2$ (CIGS) solar cells are proposed and numerically investigated. They are composed of a flat CIGS layer with nanostructured back mirrors made of highly reflective metals. Multi-resonant absorption is obtained for two different patterns of nanostructured mirrors. It leads to a dramatic increase in the short-circuit current predicted for solar cells with very thin CIGS layers. We analyze the resonance phenomena and the density of photogenerated carriers in the absorber. We discuss the impact of the material used for the buffer layer (CdS and ZnS) and the back mirror (Mo, Cu, Au, and Ag). We investigate various CIGS thicknesses from 100 to 500 nm, and we compare our numerical results with experimental data taken from the literature. We predict a short-circuit current of $J_{\text{sc}}$ = 33.6 mA/cm $^2$ for a realistic solar cell made of a 200-nm-thick CIGS absorber with a copper nanostructured mirror. It opens a way toward ultrathin CIGS solar cells with potential conversion efficiencies up to 20%.
Titel: |
Light Trapping in Ultrathin CIGS Solar Cells with Nanostructured Back Mirrors
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Autor/in / Beteiligte Person: | Sauvan, Christophe ; Naghavi, Negar ; Mollica, Fabien ; Cattoni, Andrea ; Collin, Stéphane ; Lalanne, Philippe ; Colin, Clément ; Guillemoles, Jean-François ; Goffard, Julie ; Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Marcoussis] (C2N) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2 ) ; Université de Sherbrooke (UdeS)-École Centrale de Lyon (ECL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]) ; Institut de Recherche et Développement sur l'Energie Photovoltaïque (IRDEP) ; EDF R&D (EDF R&D) ; EDF (EDF)-EDF (EDF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC) ; Laboratoire Charles Fabry / Naphel ; Laboratoire Charles Fabry (LCF) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut d'Optique Graduate School (IOGS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut d'Optique Graduate School (IOGS) ; Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences (LP2N) ; Université de Bordeaux (UB)-Institut d'Optique Graduate School (IOGS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Marcoussis] ( C2N ) ; Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) ; Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes ( LN2 ) ; Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Sherbrooke [Sherbrooke]-Université Grenoble Alpes ( UGA ) -École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon ( CPE ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Centrale de Lyon ( ECL ) ; Université de Lyon ; Institut de Recherche et Développement sur l'Energie Photovoltaïque ( IRDEP ) ; Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL ( ENSCP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -EDF R&D ( EDF R&D ) ; EDF ( EDF ) -EDF ( EDF ) ; Laboratoire Charles Fabry ( LCF ) ; Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut d'Optique Graduate School ( IOGS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut d'Optique Graduate School ( IOGS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) ; Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences ( LP2N ) ; Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut d'Optique Graduate School ( IOGS ) -Université de Bordeaux ( UB ) |
Link: | |
Quelle: | IEEE Journal of Photovoltaics IEEE Journal of Photovoltaics, IEEE, 2017, 7 (5), pp.1433-1441. ⟨10.1109/JPHOTOV.2017.2726566⟩ IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS, 2017, 7 (5), pp.1433-1441. 〈10.1109/JPHOTOV.2017.2726566〉; (2017-09-01) |
Veröffentlichung: | HAL CCSD, 2017 |
Medientyp: | unknown |
ISSN: | 2156-3381 (print) ; 2156-3403 (print) |
Schlagwort: |
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