Investigation of indium tin oxide-titanium dioxide interconnection layers for perovskite-silicon tandem solar cells

Per superare i limiti di efficienza delle tradizionali celle al silicio, dovuti alla termalizzazione degli elettroni generati dai fotoni solari più energetici, la comunità scientifica si è recentemente indirizzata verso la tecnologia di celle tandem monolitiche perovskite-silicio. In questo tipo di dispositivi, una cella perovskite viene depositata direttamente su di una cella etero-giunzione al silicio (SHJ) ad alta efficienza e, grazie al suo band gap, assorbe i fotoni più energetici permettendo un efficienza totale maggiore. Le celle perovskite attualmente in fase di studio presso Fraunhofer ISE possiedono un contatto posteriore formato da diossido di titanio (TiO2), mentre il contatto frontale delle celle SHJ è formato tipicamente di indium tin oxide (ITO). In questo lavoro si è studiata la fattibilità di celle solari tandem perovskite-silicio, analizzando dettagliatamente l’interfaccia ITO/TiO2 e la sua resistività. Poiché la resistenza di serie di una cella fotovoltaica, di qualunque natura, è un parametro fortemente limitate per l’efficienza di conversione, è necessario che questi layer di interconnessione abbiano una resistenza più bassa possibile per non causare perdite dovute al trasporto dei portatori di carica. Sono stati preparati campioni con formati da uno stack ITO/TiO2/ITO depositato su un substrato di silicio. Tutti i layer di ITO sono stati depositati tramite sputtering mentre sono state testate tre differenti tecniche di deposizione per il TiO2: Electron Beam Physical Vapour Deposition (EBPVD), Thermal Atomic Layer Deposition (T-ALD) e Plasma Enhanced ALD (PE-ALD). Per ogni tecnica di deposizione del TiO2 si è studiata la resistenza dei film, anche in seguito a trattamenti termici a differenti condizioni. Sono state inoltre condotte analisi di diffrazione a raggi X (XRD) e spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS) per sondare la struttura cristallina e la composizione chimica dei layer di TiO2 depositati su ITO tramite le differenti tecniche.