Advanced strategies for substitution of critical raw materials in photovoltaics

Projektinformationen

STARCELL

ID Finanzhilfevereinbarung: 720907

DOI

10.3030/720907

Projekt abgeschlossen

EK-Unterschriftsdatum 9 November 2016

Startdatum 1 Januar 2017

Enddatum 31 Dezember 2019

Finanziert unter

• INDUSTRIAL LEADERSHIP - Leadership in enabling and industrial technologies - Advanced materials

Gesamtkosten

€ 6 009 798,75

EU-Beitrag

€ 4 832 185,00

Koordiniert durch

FUNDACIO INSTITUT DE RECERCA EN ENERGIA DE CATALUNYA
Spain

CORDIS bietet Links zu öffentlichen Ergebnissen und Veröffentlichungen von HORIZONT-Projekten.

Links zu Ergebnissen und Veröffentlichungen von RP7-Projekten sowie Links zu einigen Typen spezifischer Ergebnisse wie Datensätzen und Software werden dynamisch von OpenAIRE abgerufen.

Leistungen

Documents, reports (2)

Equilibrium phases diagram including all known phases

Kesterites are complex materials that are commonly synthesized under non-stoichiometric and out-of-equilibrium conditions, implying that secondary phases are prone to occur. In this deliverable and using Density Functional Theory (termed “ab initio thermodynamics” in the research community), and the corresponding database of Gibbs free energies, the phase stability of kesterites as a function of temperature and partial pressures will be compared with additional competing solid phases (e.g. Cu-Sn and Cu-Zn ternary phases) and gases (oxygen, hydrogen and water), to provide quantitative insights into phase stability and separation, as well as optimal processing windows. ICL will contribute to this deliverable.

STARCELL Gender Equality Action Plan

Gender issues are very relevant in STARCELL, and in this deliverable all the required actions to promote the carrier of woman in Science and Technology will be described. Actions will be described in the frame of the consortium, but also presenting available data of the different partners of STARCELL. IREC will contribute to this deliverable with the inputs of the consortium.

Websites, patent fillings, videos etc. (1)

Project website

The project website will be presented in this WP, with the detail of all the information available in the webpage created for STARCELL. IREC will contribute to this deliverable.

Veröffentlichungen

Peer reviewed articles (34)

Complex Interplay between Absorber Composition and Alkali Doping in High-Efficiency Kesterite Solar Cells

Autoren: Stefan G. Haass, Christian Andres, Renato Figi, Claudia Schreiner, Melanie Bürki, Yaroslav E. Romanyuk, Ayodhya N. Tiwari
Veröffentlicht in: Advanced Energy Materials, Ausgabe 8/4, 2018, Seite(n) 1701760, ISSN 1614-6832
Herausgeber: Wiley-VCH Verlag
DOI: 10.1002/aenm.201701760

Effects of potassium on kesterite solar cells: Similarities, differences and synergies with sodium

Autoren: S. G. Haass, C. Andres, R. Figi, C. Schreiner, M. Bürki, A. N. Tiwari, Y. E. Romanyuk
Veröffentlicht in: AIP Advances, Ausgabe 8/1, 2018, Seite(n) 015133, ISSN 2158-3226
Herausgeber: American Institute of Physics Inc.
DOI: 10.1063/1.5013114

Chemistry and Dynamics of Ge in Kesterite: Toward Band-Gap-Graded Absorbers

Autoren: José Márquez, Helena Stange, Charles J. Hages, Norbert Schaefer, Sergiu Levcenko, Sergio Giraldo, Edgardo Saucedo, Klaus Schwarzburg, Daniel Abou-Ras, Alex Redinger, Manuela Klaus, Christoph Genzel, Thomas Unold, Roland Mainz
Veröffentlicht in: Chemistry of Materials, Ausgabe 29/21, 2017, Seite(n) 9399-9406, ISSN 0897-4756
Herausgeber: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b03416

Instilling defect tolerance in new compounds

Autoren: Aron Walsh, Alex Zunger
Veröffentlicht in: Nature Materials, Ausgabe 16/10, 2017, Seite(n) 964-967, ISSN 1476-1122
Herausgeber: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/nmat4973

How small amounts of Ge modify the formation pathways and crystallization of kesterites

Autoren: S. Giraldo, E. Saucedo, M. Neuschitzer, F. Oliva, M. Placidi, X. Alcobé, V. Izquierdo-Roca, S. Kim, H. Tampo, H. Shibata, A. Pérez-Rodríguez, P. Pistor
Veröffentlicht in: Energy & Environmental Science, Ausgabe 11/3, 2018, Seite(n) 582-593, ISSN 1754-5692
Herausgeber: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/c7ee02318a

Analysis of Failure Modes in Kesterite Solar Cells

Autoren: Louis Grenet, Md Abdul Aziz Suzon, Fabrice Emieux, Frédéric Roux
Veröffentlicht in: ACS Applied Energy Materials, Ausgabe 1/5, 2018, Seite(n) 2103-2113, ISSN 2574-0962
Herausgeber: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acsaem.8b00194

Structural characterization of off-stoichiometric kesterite-type Cu 2 ZnGeSe 4 compound semiconductors: from cation distribution to intrinsic point defect density

Autoren: R. Gunder, J. A. Márquez-Prieto, G. Gurieva, T. Unold, S. Schorr
Veröffentlicht in: CrystEngComm, Ausgabe 20/11, 2018, Seite(n) 1491-1498, ISSN 1466-8033
Herausgeber: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/C7CE02090B

Insights into the Formation Pathways of Cu 2 ZnSnSe 4 Using Rapid Thermal Processes

Autoren: A. Hernández-Martínez, M. Placidi, L. Arqués, S. Giraldo, Y. Sánchez, V. Izquierdo-Roca, P. Pistor, M. Valentini, C. Malerba, E. Saucedo
Veröffentlicht in: ACS Applied Energy Materials, Ausgabe 1/5, 2018, Seite(n) 1981-1989, ISSN 2574-0962
Herausgeber: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acsaem.8b00089

Identification of Killer Defects in Kesterite Thin-Film Solar Cells

Autoren: Sunghyun Kim, Ji-Sang Park, Aron Walsh
Veröffentlicht in: ACS Energy Letters, Ausgabe 3/2, 2018, Seite(n) 496-500, ISSN 2380-8195
Herausgeber: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acsenergylett.7b01313

Opposing effects of stacking faults and antisite domain boundaries on the conduction band edge in kesterite quaternary semiconductors

Autoren: Ji-Sang Park, Sunghyun Kim, Aron Walsh
Veröffentlicht in: Physical Review Materials, Ausgabe 2/1, 2018, ISSN 2475-9953
Herausgeber: APS Physics
DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.2.014602

Role of electron-phonon coupling and thermal expansion on band gaps, carrier mobility, and interfacial offsets in kesterite thin-film solar cells

Autoren: Bartomeu Monserrat, Ji-Sang Park, Sunghyun Kim, Aron Walsh
Veröffentlicht in: Applied Physics Letters, Ausgabe 112/19, 2018, Seite(n) 193903, ISSN 0003-6951
Herausgeber: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/1.5028186

Cu2ZnGe(S1-xSex)4 – The challenge to synthesize single phase material

Autoren: Sara Niedenzu, Galina Gurieva, Susan Schorr
Veröffentlicht in: Thin Solid Films, Ausgabe 669, 2019, Seite(n) 625-628, ISSN 0040-6090
Herausgeber: Elsevier Sequoia
DOI: 10.1016/j.tsf.2018.11.039

Lone-pair effect on carrier capture in Cu 2 ZnSnS 4 solar cells

Autoren: Sunghyun Kim, Ji-Sang Park, Samantha N. Hood, Aron Walsh
Veröffentlicht in: Journal of Materials Chemistry A, Ausgabe 7/6, 2019, Seite(n) 2686-2693, ISSN 2050-7488
Herausgeber: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/C8TA10130B

Quick-start guide for first-principles modelling of semiconductor interfaces

Autoren: Ji-Sang Park, Young-Kwang Jung, Keith T Butler, Aron Walsh
Veröffentlicht in: Journal of Physics: Energy, Ausgabe 1/1, 2019, Seite(n) 016001, ISSN 2515-7655
Herausgeber: IOP
DOI: 10.1088/2515-7655/aad928

Analysis of the Voltage Losses in CZTSSe Solar Cells of Varying Sn Content

Autoren: Mohammed Azzouzi, Antonio Cabas-Vidani, Stefan G. Haass, Jason A. Röhr, Yaroslav E. Romanyuk, Ayodhya N. Tiwari, Jenny Nelson
Veröffentlicht in: The Journal of Physical Chemistry Letters, Ausgabe 10/11, 2019, Seite(n) 2829-2835, ISSN 1948-7185
Herausgeber: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jpclett.9b00506

High-Efficiency (Li x Cu 1− x ) 2 ZnSn(S,Se) 4 Kesterite Solar Cells with Lithium Alloying

Autoren: Antonio Cabas-Vidani, Stefan G. Haass, Christian Andres, Raquel Caballero, Renato Figi, Claudia Schreiner, José A. Márquez, Charles Hages, Thomas Unold, Davide Bleiner, Ayodhya N. Tiwari, Yaroslav E. Romanyuk
Veröffentlicht in: Advanced Energy Materials, Ausgabe 8/34, 2018, Seite(n) 1801191, ISSN 1614-6832
Herausgeber: Wiley-VCH Verlag
DOI: 10.1002/aenm.201801191

Stability and electronic properties of planar defects in quaternary I 2 -II-IV-VI 4 semiconductors

Autoren: Ji-Sang Park, Sunghyun Kim, Aron Walsh
Veröffentlicht in: Journal of Applied Physics, Ausgabe 124/16, 2018, Seite(n) 165705, ISSN 0021-8979
Herausgeber: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/1.5053424

Open-circuit voltage deficit in Cu 2 ZnSnS 4 solar cells by interface bandgap narrowing

Autoren: Ji-Sang Park, Sunghyun Kim, Samantha N. Hood, Aron Walsh
Veröffentlicht in: Applied Physics Letters, Ausgabe 113/21, 2018, Seite(n) 212103, ISSN 0003-6951
Herausgeber: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/1.5063793

Effect of Sb and Na Incorporation in Cu 2 ZnSnS 4 Solar Cells

Autoren: Md Abdul Aziz Suzon, Louis Grenet, Fabrice Emieux, Eric De Vito, Frédéric Roux, Henri Mariette
Veröffentlicht in: physica status solidi (a), Ausgabe 216/11, 2019, Seite(n) 1900070, ISSN 1862-6300
Herausgeber: Wiley - V C H Verlag GmbbH & Co.
DOI: 10.1002/pssa.201900070

Status of materials and device modelling for kesterite solar cells

Autoren: Samantha N Hood, Aron Walsh, Clas Persson, Konstantina Iordanidou, Dan Huang, Mukesh Kumar, Zacharie Jehl, Maykel Courel, Johan Lauwaert, Sanghyun Lee
Veröffentlicht in: Journal of Physics: Energy, Ausgabe 1/4, 2019, Seite(n) 042004, ISSN 2515-7655
Herausgeber: IOP
DOI: 10.1088/2515-7655/ab2dda

Back and front contacts in kesterite solar cells: state-of-the-art and open questions

Autoren: Charlotte Platzer-Björkman, Nicolas Barreau, Marcus Bär, Leo Choubrac, Louis Grenet, Jaeyeong Heo, Tomas Kubart, Alberto Mittiga, Yudania Sanchez, Jonathan Scragg, Soumyadeep Sinha, Matteo Valentini
Veröffentlicht in: Journal of Physics: Energy, Ausgabe 1/4, 2019, Seite(n) 044005, ISSN 2515-7655
Herausgeber: IOP
DOI: 10.1088/2515-7655/ab3708

Solution-based synthesis of kesterite thin film semiconductors

Autoren: T Todorov, H W Hillhouse, S Aazou, Z Sekkat, O Vigil-Galán, S D Deshmukh, R Agrawal, S Bourdais, M Valdés, P Arnou, D B Mitzi, P J Dale
Veröffentlicht in: Journal of Physics: Energy, Ausgabe 2/1, 2020, Seite(n) 012003, ISSN 2515-7655
Herausgeber: IOP
DOI: 10.1088/2515-7655/ab3a81

Doping and alloying of kesterites

Autoren: Yaroslav E Romanyuk, Stefan G Haass, Sergio Giraldo, Marcel Placidi, Devendra Tiwari, David J Fermin, Xiaojing Hao, Hao Xin, Thomas Schnabel, Marit Kauk-Kuusik, Paul Pistor, Stener Lie, Lydia H Wong
Veröffentlicht in: Journal of Physics: Energy, Ausgabe 1/4, 2019, Seite(n) 044004, ISSN 2515-7655
Herausgeber: IOP
DOI: 10.1088/2515-7655/ab23bc

The electrical and optical properties of kesterites

Autoren: Maarja Grossberg, Jüri Krustok, Charles J Hages, Douglas M Bishop, Oki Gunawan, Roland Scheer, Samantha M Lyam, Hannes Hempel, Sergiu Levcenco, Thomas Unold
Veröffentlicht in: Journal of Physics: Energy, Ausgabe 1/4, 2019, Seite(n) 044002, ISSN 2515-7655
Herausgeber: IOP
DOI: 10.1088/2515-7655/ab29a0

Physical routes for the synthesis of kesterite

Autoren: T Ratz, G Brammertz, R Caballero, M León, S Canulescu, J Schou, L Gütay, D Pareek, T Taskesen, D-H Kim, J-K Kang, C Malerba, A Redinger, E Saucedo, B Shin, H Tampo, K Timmo, N D Nguyen, B Vermang
Veröffentlicht in: Journal of Physics: Energy, Ausgabe 1/4, 2019, Seite(n) 042003, ISSN 2515-7655
Herausgeber: IOP
DOI: 10.1088/2515-7655/ab281c

Emerging inorganic solar cell efficiency tables (Version 1)

Autoren: Lydia H Wong, Andriy Zakutayev, Jonathan D Major, Xiaojing Hao, Aron Walsh, Teodor K Todorov, Edgardo Saucedo
Veröffentlicht in: Journal of Physics: Energy, Ausgabe 1/3, 2019, Seite(n) 032001, ISSN 2515-7655
Herausgeber: IOP
DOI: 10.1088/2515-7655/ab2338

The effect of Cu-Zn disorder on charge carrier mobility and lifetime in Cu2ZnSnSe4

Autoren: Hannes Hempel, Rainer Eichberger, Ingrid Repins, Thomas Unold
Veröffentlicht in: Thin Solid Films, Ausgabe 666, 2018, Seite(n) 40-43, ISSN 0040-6090
Herausgeber: Elsevier Sequoia
DOI: 10.1016/j.tsf.2018.09.027

Relating Carrier Dynamics and Photovoltaic Device Performance of Single-Crystalline Cu 2 Zn Sn Se 4

Autoren: Siming Li, Michael A. Lloyd, Hannes Hempel, Charles J. Hages, José A. Márquez, Thomas Unold, Rainer Eichberger, Brian E. McCandless, Jason B. Baxter
Veröffentlicht in: Physical Review Applied, Ausgabe 11/3, 2019, ISSN 2331-7019
Herausgeber: APS
DOI: 10.1103/physrevapplied.11.034005

Minority and Majority Charge Carrier Mobility in Cu2ZnSnSe4 revealed by Terahertz Spectroscopy

Autoren: Hannes Hempel, Charles J. Hages, Rainer Eichberger, Ingrid Repins, Thomas Unold
Veröffentlicht in: Scientific Reports, Ausgabe 8/1, 2018, ISSN 2045-2322
Herausgeber: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41598-018-32695-6

From sputtered metal precursors towards Cu2Zn(Sn1-x,Gex)Se4 thin film solar cells with shallow back grading

Autoren: C. Andres, A. Cabas-Vidani, A.N. Tiwari, Y.E. Romanyuk
Veröffentlicht in: Thin Solid Films, Ausgabe 665, 2018, Seite(n) 168-172, ISSN 0040-6090
Herausgeber: Elsevier Sequoia
DOI: 10.1016/j.tsf.2018.09.022

Sputtered ZnSnO Buffer Layers for Kesterite Solar Cells

Autoren: Louis Grenet, Fabrice Emieux, Jacob Andrade-Arvizu, Eric De Vito, Géraldine Lorin, Yudania Sánchez, Edgardo Saucedo, Frédéric Roux
Veröffentlicht in: ACS Applied Energy Materials, Ausgabe 3/2, 2020, Seite(n) 1883-1891, ISSN 2574-0962
Herausgeber: ACS
DOI: 10.1021/acsaem.9b02329

Anharmonic lattice relaxation during nonradiative carrier capture

Autoren: Sunghyun Kim, Samantha N. Hood, Aron Walsh
Veröffentlicht in: Physical Review B, Ausgabe 100/4, 2019, ISSN 2469-9950
Herausgeber: APS
DOI: 10.1103/physrevb.100.041202

Defect characterisation in Cu 2 ZnSnSe 4 kesterites via resonance Raman spectroscopy and the impact on optoelectronic solar cell properties

Autoren: Mirjana Dimitrievska, Florian Oliva, Maxim Guc, Sergio Giraldo, Edgardo Saucedo, Alejandro Pérez-Rodríguez, Victor Izquierdo-Roca
Veröffentlicht in: Journal of Materials Chemistry A, Ausgabe 7/21, 2019, Seite(n) 13293-13304, ISSN 2050-7488
Herausgeber: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/c9ta03625c

Identifying the Real Minority Carrier Lifetime in Nonideal Semiconductors: A Case Study of Kesterite Materials

Autoren: Charles J. Hages, Alex Redinger, Sergiu Levcenko, Hannes Hempel, Mark J. Koeper, Rakesh Agrawal, Dieter Greiner, Christian A. Kaufmann, Thomas Unold
Veröffentlicht in: Advanced Energy Materials, 2017, Seite(n) 1700167, ISSN 1614-6832
Herausgeber: Wiley-VCH Verlag
DOI: 10.1002/aenm.201700167

Conference proceedings (2)

Challenges and structural characterization of the solid solution Cu<inf>2</inf>Zn(Ge<inf>x</inf> Si<inf>1-x</inf>) Se<inf>4</inf>

Autoren: Sara Niedenzu, Galina Gurieva, Susan Schorr
Veröffentlicht in: 2018 IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC) (A Joint Conference of 45th IEEE PVSC, 28th PVSEC & 34th EU PVSEC), 2018, Seite(n) 3290-3293, ISBN 978-1-5386-8529-7
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/PVSC.2018.8547352

Structural and Optoelectronic Characterization of (Ag<inf>x</inf> Cu<inf>1-x</inf>) ZnSnSe<inf>4</inf> solid solution

Autoren: Galina Gurieva, Alexandra Franz, Jose Marquez Prieto, Thomas Unold, Susan Schorr
Veröffentlicht in: 2018 IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC) (A Joint Conference of 45th IEEE PVSC, 28th PVSEC & 34th EU PVSEC), 2018, Seite(n) 0808-0811, ISBN 978-1-5386-8529-7
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/PVSC.2018.8548043

Non-peer reviewed articles (1)

The Steady Rise of Kesterite Solar Cells

Autoren: Suzanne K. Wallace, David B. Mitzi, Aron Walsh
Veröffentlicht in: ACS Energy Letters, Ausgabe 2/4, 2017, Seite(n) 776-779, ISSN 2380-8195
Herausgeber: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acsenergylett.7b00131