Fabrication and characterization of ZnO nanowires/CdSe/CuSCN eta-solar cell

ZnO/CdSe/CuSCN extremely thin absorber (eta)-solar cells based on ZnO nanowires have been successfully realized using easily accessible electrochemical and solution deposition techniques. An n-type ZnO film consisting of free-standing single crystal nanowires several microns high and 100–200 nm in diameter was-deposited on a conducting glass (SnO2:F) substrate covered by a thin spray pyrolysis ZnO electronic blocking layer. A 30–40-nm-thin layer of CdSe absorber was electrodeposited, coating the ZnO nanowires. The voids between the ZnO/CdSe nanowires were filled with p-type CuSCN; the entire assembly formed a p–i–n junction. The ZnO/CdSe nanowire layer exhibited a high light-trapping effect, with an effective absorbance of ~89% and effective reflectance of ~8% in the 400–800 nm region of the solar spectrum (AM1.5). The effects of an annealing process on the CdSe grain size and on the energy conversion efficiency of the eta-solar cell have been analyzed. The obtained efficiencies, for cells with annealed CdSe (1.5–2.3%) show that the ZnO/CdSe/CuSCN nano-heterostructure is an interesting option for developing new solar cell devices. To cite this article: R. Tena-Zaera et al., C.R. Chimie 9 (2006).

RésuméDes cellules solaires extremely thin absorber (eta) ZnO/CdSe/CuSCN à base de nanofils de ZnO ont été réalisées avec succès en utilisant des techniques faciles d'accès de dépôt en solution et par voie électrochimique. Une couche constituée de nanofils de ZnO monocristallin de plusieurs microns de hauteur et de 100–200 nm de diamètre a été déposée sur un substrat de verre conducteur (SnO2:F) recouvert d'une couche de ZnO formée par pyrolyse de spray agissant comme couche électronique bloquante. Une couche mince de 30–40 nm de CdSe jouant le rôle d'un absorbeur a été électrodéposée de manière conforme le long des nanofils de ZnO. Les espaces entre les nanofils composite de ZnO/CdSe ont été remplis par du CuSCN semiconducteur de type p ; l'ensemble formant une jonction p–i–n. La couche de nanofils composite de ZnO/CdSe présente un important effet de confinement optique de la lumière, avec une absorption effective de ~ 89% et une réflectivité effective de ~ 8% dans la région 400–800 nm du spectre solaire (AM1.5). L'influence du recuit sur la taille des grains de CdSe et sur le rendement de conversion de l'énergie de la cellule eta-solar cell a été analysée. Le rendement de conversion observé des cellules après recuit de la couche de CdSe est, pour la meilleure d'entre elles, de 2,3%, démontrant ainsi que la nanohétérostructure ZnO/CdSe/CuSCN constitue une option intéressante pour développer un nouveau type de cellules photovoltaïques. Pour citer cet article : R. Tena-Zaera et al., C.R. Chimie 9 (2006).