Status review and the future prospects of czts based solar cell – a novel approach on the device structure and material modeling for czts based photovoltaic device

Renewable and Sustainable Energy Reviews 94 (2018) 317–329

328

---

[67]

Shiyou Chen Ji-Hui Yang, Gong XG, Walsh Aron, Wei Su-Huai. Intrinsic point

defects and complexes in the quaternary kesterite semiconductor Cu

2

ZnSnS

4

. Phys

Rev B 2010;81(245204)

.

[68]

Sco

field JH, Duda A, Albin D, Ballard BL, Predecki PK. Sputtered molybdenum

bilayer back contact for copper indium diselenide-based polycrystalline thin-

filmsolar cells. Thin Solid Films 1995;260(1):26–31

.

[69]

Powalla M, Dimmler B. Scaling up issues of CIGS solar cells. Thin Solid Films

2000;361:540

–6

.

[70] R. Menner, E. Gross, A. Eicke, et al. Proceedings of the 13th European photovoltaic

solar energy Conference: Nice, France; 1995. p. 2067.

[71]

Ho

ffman RA, Lin JC, Chambers JP. The effect of ion bombardment on the mi-

crostructure and properties of molybdenum

films. Thin Solid Films

1991;206(1

–2):230–5

.

[72] Jackson P, Hariskos D, Lotter E, Paetel S, Wuerz R, Menner R, Wischmann W,

Powalla M. New world record e

fficiency, Prog. Photovolt: Res. Appl. (in press

〈DOI: 10.1002/pip.1078〉

).

[73]

Raud S, Nicolet M-A. Study of the CuInSe2/Mo thin

film contact stability. Thin

Solid Films 1991;201(2):361

–71

.

[74]

Assmann L, Bern`ede JC, Drici A, Amory C, Halgand E, Morsli M. Study of the Mo

thin

films and Mo/CIGS interface properties. Appl Surf Sci 2005;246(1– 3):159–66

.

[75]

Shimizu YK, Shimada S, Watanabe M, et al. E

ffects ofMo back contact thickness on

the properties of CIGS solar cells. Phys Status Solidi A 2009;206(5):1063

–6

.

[76] J. H. Y., K. H. Kim, Y. T. Ahn, and K. H. Yoon, E

ffect of Na-doped Mo/Mo bilayer

on CIGS cells and its photovoltaic properties. In: IEEE Proceedings of the 4th world

conference on photovoltaic energy conversion (WCPEC

’06); 2006. p. 509–511.

[77]

Guill´en C, Herrero J. Low-resistivity Mo thin

films prepared by evaporation onto

30 cm × 30 cm glass substrates. J Mater Process Technol 2003;143

–144(1):144–7

.

[78] B. M. Basol, V. K. Kapur, C. R. Leidholm, A. Minnickand, and A. Halani, Studies on

substrates and contacts for CIS

films and devices. In: IEEE Proceedings of the 1st

world conference on photovoltaic energy conversion: Hawaii, USA; 1994. p.

148

–151.

[79]

Jaegaermann W, Lher T, Pettenkofer C. Cryst Res Technol 1996;31:273

.

[80]

Wada T, Kohara N, Nishiwaki S, Negami T. Thin Solid Films 2001;387:118

.

[81]

Tong J, Luo H-L, Xu Z-A, Zeng H, Xiao X-D, Yang C-L. Sol Energy Mater Sol Cells

2013;119:190

–5

.

[82]

Cui H, Liu X, Song N, Li N, Liu F, Hao X. Mater Lett 2014;125:40

–3

.

[83]

Kessler F, Rudmann D. Sol Energy 2004;77:685

–95

.

[84]

Patel M, Ray A. Phys B 2012;407:4391

–7

.

[85]

Herz K, Eicke A, Kessler F, W¨achter R, Powalla M. Thin Solid Films

2003;431:392

–7

.

[86] Janz, Stefan; Reber, Stefan. 20% E

fficient Solar Cell on EpiWafer, Fraunhofer ISE.

(14 September 2015).

[87]

rießen Marion, Amiri Diana, Milenkovic Nena, Steinhauser Bernd, Lindekugel

Stefan, Benick Jan, Reber Stefan, Janz Stefan. % E

fficiency and lifetime evaluation

of epitaxial wafers. Energy Procedia 2016;92:785

–90

.

[88]

Gaucher Alexandre, Cattoni Andrea, Dupuis Christophe, Chen Wanghua, Cariou

Romain, Foldyna Martin, Lalouat Lo

ı̈c, Drouard Emmanuel, Seassal Christian,

iCabarrocas Roca, Pere, Collin Stéphane". Ultrathin epitaxial silicon solar cells

with inverted nanopyramid arrays for e

fficient light trapping. Nano Lett

2016;16(9):5358

.

[89]

Chen Wanghua, Cariou Romain, Foldyna Martin, Depauw Valerie, Trompoukis

Christos, Drouard Emmanuel, Lalouat Loic, Harouri Abdelmounaim, Liu Jia, Fave

Alain, Orobtchouk Régis, Mandorlo Fabien, Seassal Christian, Massiot Inès,

Dmitriev Alexandre, Lee Ki-Dong, Cabarrocas Pere Roca i. Nanophotonics- based

low-temperature PECVD epitaxial crystalline silicon solar cells. J Phys D: Appl

Phys 2016;49(12):125603

.

[90] Kim, D.S.; et al., String ribbon silicon solar cells with 17.8% e

fficiency. In:

Proceedings of the 3rd world conference on photovoltaic energy conversion, 2;

2003. p. 1293

–1296.

[91]

Collins RW, Ferlauto AS, Ferreira GM, Chen C, Koh J, Koval RJ, Lee Y, Pearce JM,

Wronski CR. Evolution of microstructure and phase in amorphous, protocrystal-

line, and microcrystalline silicon studied by real time spectroscopic ellipsometry.

Sol Energy Mater Sol Cells 2003;78:143

.

[92]

Wang Hongxia. Progress in thin

film solar cells based on Cu

2

ZnSnS

4

. Int J

Photoenergy 2011:10. [Article ID 801292]

.

[93]

Yeh Min-Yen, Lei Po-Hsun, Lin Shao-Hsein, Yang Chyi-Da. Copper-zinc-tin-sulfur

thin

film using spin-coating technology. Materials 2016;9:12

.

[94]

Anta Juan A, Guillén Elena, Tena-Zaera Ramón. ZnO-Based dye-sensitized solar

cells. J Phys Chem C 2012;116(21):11413

–25

.

[95]

Akram Muhammad Aftab, Javed So

fia, Islam Mohammad, Mujhid Mohammad,

Safdar Amna. Arrays of CZTS sensitized ZnO/ZnS and ZnO/ZnSe core/shell na-

norods for liquid junction nanowire solar cells. Sol Energy Mater Sol Cells

2016;121

–128:vol146

.

[96]

Sun Kaiwen, Su Zhenghua, Yan Chang, Liu Fangyang, Cui Hongtao, Jiang

Liangxing, Shen Yansong, Hao Xiaojing, Liu Yexiang. Flexible Cu

2

ZnSnS

4

solar

cells based on successive ionic layer adsorption and reaction method. RSC Adv

2014;4:17703

–8

.

[97]

Shockley W, Queisser HJ. Jpn J Appl Phys 1961;32:510

–9

.

[98]

Delbos S. Kesterite thin

films for photovoltaics: a review. EPJ Photovolt

2012;3:35004

.

[99]

Akbar IInamdara, Jeona Ki-Yong, Wooa Hyeonseok, JungaHyunsik Ima Woong,

Kima Hyungsang. Synthesis of a Cu

2

ZnSnS

4

(CZTS) absorber layer and metal

doped ZnS bu

ffer layer for heterojunction solar cell applications. ECS Trans

2011;41(4):167

–75

.

[100]

Ennaoui A, Lux-Steiner M, Weber A, Abou-Ras D, Kotshau J, Schock HW, Schurr R,

Holzing A, Jost S, Hock R, Voß T, Schulze J, Kirbs A. Cu2ZnSnS

4

thin

film solar

cells from electro65.plated precursors: novel low-cost perspective. Thin Solid

Films 2009;517(2511)

.

[101]

Patil Pramod S. Versatility of chemical spray pyrolysis technique. Mater Chem

Phys 1999;59:185

–98

.

[102]

Perednis Ainius, Gauckler LudwingJ. Thin

film deposition using spray pyrolysis. J

Electron 2005;14:103

–11

.

[103]

Weber A, Mainz R, Unold T, Schorr S, Schock HW. In-situ XRD on formation re-

actions of Cu

2

ZnSnS

4

thin

films. Phys Status Solidi (C) 2009;6:1245–8

.

[104]

Repins I, Beall C, Vora N, DeHart C, Kuciauskas D, Dippo P, To B, Mann J, Hsu W-

C, Goodrich A, Nou

fi R. Co-evaporated Cu

2

ZnSnSe

4

films and devices. Sol Energy

Mater Sol Cells 2012;101:154

–9

.

[105]

Scragg JJ, Dale PJ, Peter LM, Zoppi G, Forbes I. New routes to sustainable pho-

tovoltaics: evaluation of Cu2ZnSnS4 as an alternative absorber material. Phys

Status Solidi B 2008;245:1772

–8

.

[106]

Manser Joseph S, Christians Je

ffrey A, Kamat Prashant V. Intriguing optoelec-

tronic properties of metal halide perovskites. Chem Rev

2016;116(21):12956

–3008

.

[107]

Laurel Hamers. Perovskites power up the solar industry. Sci Org 2017

.

[108]

Wang Qian, Zhang Xisheng, Jin Zhiwen, Zhang Jingru, Gao Zhenfei, Li Yongfang,

Liu Shengzhong (Frank). Energy-down-shift CsPbCl3: Mn quantum dots for

boosting the e

fficiency and stability of perovskite solar cells. ACS Energy Lett

2017;2(7):1479

–86

.

[109]

Kojima Akihiro, Teshima Kenjiro, Shirai Yasuo, Miyasaka Tsutomu. Organometal

halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic Ccells. J Am Chem

Soc 2009;131(17):6050

–1

.

[110]

Eperon Giles E, Stranks, Samuel D, Menelaou Christopher, Johnston Michael B,

Herz Laura M, Snaith Henry J. Formamidinium lead trihalide: a broadly tunable

perovskite for e

fficient planar heterojunction solar cells. Energy Environ Sci

2014;7(3):982

.

[111]

Jiang Jiexuan, Wang Qian, Jin, * Zhiwen, Zhang Xisheng, Lei Jie, Bin Haijun,

Zhang Zhi-Guo, Li Yongfang, Liu* Shengzhong (Frank). Polymer doping for high-

e

fficiency perovskite solar cells with improved moisture stability. Adv Energy

Mater 2017;1701757

.

[112]

Saidaminov Makhsud I, Abdelhady, Ahmed L, Murali,, Banavoth, Alarousu Erkk,

Burlakov Victor M, Peng Wei, Dursun, Ibrahim Wang, Lingfei, He Yao, MacUlan,

Giacomo Goriely, Alain, Wu Tom, Mohammed Omar F, Bakr Osman M. High-

quality bulk hybrid perovskite single crystals within minutes by inverse tem-

perature crystallization

”. Nat Commun 2015;6:7586

.

[113]

Snaith Henry J. Perovskites: the emergence of a new era for low-cost, high-e

ffi-

ciency solar cells. J Phys Chem Lett 2013;4(21):3623

–30

.

[114]

Kim HS, Lee CR, Im JH, Lee KB, Moehl T. Lead iodide perovskite sensitized all-

solid-state submicron thin

film mesoscopic solar cell with efficiency exceeding 9%.

Sci Rep 2012;2(591)

.

[115]

Jeon NJ, Noh JH, Kim YC, Yang WS, Ryu S, Seok SI. Solvent engineering for high

performance inorganic-organic hybrid perovskite solar cells. Nat Mater

2014;13(9):897

.

[116]

Green MA, Ho-Baillie A, Snaith HJ. The emergence of perovskite solar cells. Nat

Photon 2014;8(7):506

–14

.

[117]

Yang Wang, Xu aXiuwen, Hou aLiqiang, Ma aXinlong, Yang aFan, Wang*b aYing,

Li* Yongfeng. Insight into the topological defects and dopants in metal-free holey

graphene for triiodide reduction in dye-sensitized solar cells. J Mater Chem A

2017;5:5952

–60

.

[118]

Yang Wang, Xu aXiuwen, Gao aYalun, Li aZhao, Li aCuiyu, Wang aWenping, Chen

aYu, Ning aGuoqing, Zhang aLiqiang, Yang bFan, Chen aShengli, Wang aAijun,

Kong*c bJing, Li* Yongfeng. High-surface-area nanomesh graphene with enriched

edge sites as e

fficient metal-free cathodes for dye-sensitized solar cells. Nanoscale

2016;8(13059)

.

M. Ravindiran, C. Praveenkumar