Abstract Amorphous tin-gallium oxide (a-SGO) grown with atomic layer deposition was evaluated as a buffer layer in (Ag,Cu)(In,Ga)Se2 thin-film solar cells in search for a new material that is compatible with a variety of absorber band gaps. Hard and soft X-ray photoelectron spectroscopy on absorber/a-SGO stacks combined with J–V characterization of solar cells that were fabricated, showed that the conduction band alignment at the absorber/a-SGO interface can be tuned by varying the cation composition and/or growth temperature. Here, the surface band gap was 1.1 eV for the absorber. However, optical band gap data for a-SGO indicate that a suitable conduction band alignment can most likely be achieved even for wider absorber band gaps relevant for tandem top cells. A best efficiency of 17.0% was achieved for (Ag,Cu)(In,Ga)Se2/a-SGO devices, compared to η = 18.6% for the best corresponding CdS reference. Lower fill factor and open-circuit voltage values were responsible for lower cell efficiencies. The reduced fill factor is explained by a larger series resistance, seemingly related to interface properties, which are yet to be optimized. Some layer constellations resulted in degradation in fill factor during light soaking as well. This may partly be explained by light-induced changes in the electrical properties of a-SGO, according to analysis of Al/SGO/n-Si metal-oxide-semiconductor capacitors that were fabricated and characterized with J–V and C–V. Moreover, the introduction of a 1 nm thick Ga2O3 interlayer between the absorber and a-SGO improved the open-circuit voltage, which further indicates that the absorber/a-SGO interface can be improved.

中文翻译：

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(Ag,Cu)(In,Ga)Se2太阳能电池中的非晶锡镓氧化物缓冲层

摘要 用原子层沉积生长的非晶锡镓氧化物 (a-SGO) 作为 (Ag,Cu)(In,Ga)Se2 薄膜太阳能电池中的缓冲层被评估，以寻找一种与各种吸收带隙。吸收体/a-SGO 堆叠上的硬和软 X 射线光电子能谱结合制造的太阳能电池的 J-V 表征，表明可以通过改变阳离子组成来调整吸收体/a-SGO 界面处的导带排列和/或生长温度。此处，吸收体的表面带隙为 1.1 eV。然而，a-SGO 的光学带隙数据表明，即使对于与串联顶部电池相关的更宽的吸收体带隙，也最有可能实现合适的导带对齐。(Ag,Cu)(In,Ga)Se2/a-SGO 器件实现了 17.0% 的最佳效率，与最佳相应 CdS 参考的 η = 18.6% 相比。较低的填充因子和开路电压值是导致较低电池效率的原因。填充因子降低的原因是串联电阻较大，这似乎与界面特性有关，但尚未优化。一些层星座在光浸泡过程中也会导致填充因子下降。根据对用 J-V 和 C-V 制造和表征的 Al/SGO/n-Si 金属氧化物半导体电容器的分析，这可能部分是由于 a-SGO 的电特性的光引起的变化。此外，在吸收体和 a-SGO 之间引入 1 nm 厚的 Ga2O3 中间层提高了开路电压，这进一步表明吸收体/a-SGO 界面可以得到改善。6% 为最佳相应 CdS 参考。较低的填充因子和开路电压值是导致较低电池效率的原因。填充因子降低的原因是串联电阻较大，这似乎与界面特性有关，但尚未优化。一些层星座在光浸泡过程中也会导致填充因子下降。根据对用 J-V 和 C-V 制造和表征的 Al/SGO/n-Si 金属氧化物半导体电容器的分析，这可能部分是由于 a-SGO 的电特性的光引起的变化。此外，在吸收体和 a-SGO 之间引入 1 nm 厚的 Ga2O3 中间层提高了开路电压，这进一步表明吸收体/a-SGO 界面可以得到改善。6% 为最佳相应 CdS 参考。较低的填充因子和开路电压值是导致较低电池效率的原因。填充因子降低的原因是串联电阻较大，这似乎与界面特性有关，但尚未优化。一些层星座在光浸泡过程中也会导致填充因子下降。根据对用 J-V 和 C-V 制造和表征的 Al/SGO/n-Si 金属氧化物半导体电容器的分析，这可能部分是由于 a-SGO 的电特性的光引起的变化。此外，在吸收体和 a-SGO 之间引入 1 nm 厚的 Ga2O3 中间层提高了开路电压，这进一步表明吸收体/a-SGO 界面可以得到改善。较低的填充因子和开路电压值是导致较低电池效率的原因。填充因子降低的原因是串联电阻较大，这似乎与界面特性有关，但尚未优化。一些层星座在光浸泡过程中也会导致填充因子下降。根据对用 J-V 和 C-V 制造和表征的 Al/SGO/n-Si 金属氧化物半导体电容器的分析，这可能部分是由于 a-SGO 的电特性的光引起的变化。此外，在吸收体和 a-SGO 之间引入 1 nm 厚的 Ga2O3 中间层提高了开路电压，这进一步表明吸收体/a-SGO 界面可以得到改善。较低的填充因子和开路电压值是导致较低电池效率的原因。填充因子降低的原因是串联电阻较大，这似乎与界面特性有关，但尚未优化。一些层星座在光浸泡过程中也会导致填充因子下降。根据对用 J-V 和 C-V 制造和表征的 Al/SGO/n-Si 金属氧化物半导体电容器的分析，这可能部分是由于 a-SGO 的电特性的光引起的变化。此外，在吸收体和 a-SGO 之间引入 1 nm 厚的 Ga2O3 中间层提高了开路电压，这进一步表明吸收体/a-SGO 界面可以得到改善。填充因子降低的原因是串联电阻较大，这似乎与界面特性有关，但尚未优化。一些层星座在光浸泡过程中也会导致填充因子下降。根据对用 J-V 和 C-V 制造和表征的 Al/SGO/n-Si 金属氧化物半导体电容器的分析，这可能部分是由于 a-SGO 的电特性的光引起的变化。此外，在吸收体和 a-SGO 之间引入 1 nm 厚的 Ga2O3 中间层提高了开路电压，这进一步表明吸收体/a-SGO 界面可以得到改善。填充因子降低的原因是串联电阻较大，这似乎与界面特性有关，但尚未优化。一些层星座在光浸泡过程中也会导致填充因子下降。根据对用 J-V 和 C-V 制造和表征的 Al/SGO/n-Si 金属氧化物半导体电容器的分析，这可能部分是由于 a-SGO 的电特性的光引起的变化。此外，在吸收体和 a-SGO 之间引入 1 nm 厚的 Ga2O3 中间层提高了开路电压，这进一步表明吸收体/a-SGO 界面可以得到改善。根据对用 J-V 和 C-V 制造和表征的 Al/SGO/n-Si 金属氧化物半导体电容器的分析，这可能部分是由于 a-SGO 的电特性的光引起的变化。此外，在吸收体和 a-SGO 之间引入 1 nm 厚的 Ga2O3 中间层提高了开路电压，这进一步表明吸收体/a-SGO 界面可以得到改善。根据对用 J-V 和 C-V 制造和表征的 Al/SGO/n-Si 金属氧化物半导体电容器的分析，这可能部分是由于 a-SGO 的电特性的光诱导变化。此外，在吸收体和 a-SGO 之间引入 1 nm 厚的 Ga2O3 中间层提高了开路电压，这进一步表明吸收体/a-SGO 界面可以得到改善。