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Beginning with an overview and historical background of Copper Zinc Tin Sulphide (CZTS) technology, subsequent chapters cover properties of CZTS thin films, different preparation methods of CZTS thin films, a comparative study of CZTS and CIGS solar cell, computational approach, and future applications of CZTS thin film solar modules to both ground-mount and rooftop installation.
The semiconducting compound (CZTS) is made up earth-abundant, low-cost and non-toxic elements, which make it an ideal candidate to replace Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) and CdTe solar cells which face material scarcity and toxicity issues. The device performance of CZTS-based thin film solar cells has been steadily improving over the past 20 years, and they have now reached near commercial efficiency levels (10%). These achievements prove that CZTS-based solar cells have the potential to be used for large-scale deployment of photovoltaics.
With contributions from leading researchers from academia and industry, many of these authors have contributed to the improvement of its efficiency, and have rich experience in preparing a variety of semiconducting thin films for solar cells.
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Seitenzahl: 915
Veröffentlichungsjahr: 2014
Cover
Title page
Copyright page
Preface
List of Contributors
Part I: Introduction
1 An Overview of CZTS-Based Thin-Film Solar Cells
1.1 Introduction
1.2 The Photovoltaic Effect
1.3 In Pursuit of an Optimal Semiconductor for Photovoltaics
1.4 Conclusions
Acknowledgements
References
2 Market Challenges for CZTS-Based Thin-Film Solar Cells
2.1 Introduction
2.2 Compound Thin-Film Technologies and Manufacturing
2.3 Challenges for CZTS Solar Cells in the Market
2.4 Conclusion
References
Part II: The Physics and Chemistry of Quaternary Chalcogenide Semiconductors
3 Crystallographic Aspects of Cu
2
ZnSnS
4
(CZTS)
3.1 Introduction: What Defines a Crystal Structure?
3.2 The Crystal Structure of CZTS
3.3 Point Defects in CZTS and the Role of Stoichiometry
3.4 Differentiation between Intergrown Kesterite- and Stannite-Type Phases: A Simulational Approach
3.5 Summary
References
4 Electronic Structure and Optical Properties from First-Principles Modeling
4.1 Introduction
4.2 Computational Background
4.3 Crystal Structure
4.4 Electronic Structure
4.5 Optical Properties
4.6 Summary
Acknowledgements
References
5 Kesterites: Equilibria and Secondary Phase Identification
5.1 Introduction
5.2 Chemistry of the Kesterite Reaction
5.3 Phase Identification
Acknowledgements
References
6 Growth of CZTS Single Crystals
6.1 Introduction
6.2 Growth Process
6.3 Properties of CZTS Single Crystals
6.4 Conclusion
Acknowledgements
References
7 Physical Properties: Compiled Experimental Data
7.1 Introduction
7.2 Structural Properties
7.3 Thermal Properties
7.4 Mechanical and Lattice Dynamic Properties
7.5 Electronic Energy-Band Structure
7.6 Optical Properties
7.7 Carrier Transport Properties
References
Part III: Synthesis of Thin Films and Their Application to Solar Cells
8 Sulfurization of Physical Vapor-Deposited Precursor Layers
8.1 Introduction
8.2 First CZTS Thin-Film Solar Cells
8.3 ZnS as Zn-Source in Precursor
8.4 Influence of Absorber Thickness
8.5 New Sulfurization System
8.6 Influence of Morphology
8.7 Co-Sputtering System with Annealing Chamber
8.8 Active Composition
8.9 CZTS Compound Target
8.10 Conclusions
References
9 Reactive Sputtering of CZTS
9.1 Introduction
9.2 The Reactive Sputtering Process
9.3 Properties of Sputtered Precursors
9.4 Annealing of Sputtered Precursors
9.5 Device Performance
9.6 Summary
References
10 Coevaporation of CZTS Films and Solar Cells
10.1 Introduction
10.2 Basic Principles
10.3 Process Variations
Acknowledgements
References
11 Synthesis of CZTSSe Thin Films from Nanocrystal Inks
11.1 Introduction
11.2 Nanocrystal Synthesis
11.3 Nanocrystal Characterization
11.4 Sintering
11.5 Conclusion
References
12 CZTS Thin Films Prepared by a Non-Vacuum Process
12.1 Introduction
12.2 Sol-Gel Sulfurization Method
Lesen Sie weiter in der vollständigen Ausgabe!
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