Page - 118 - in Photovoltaic Materials and Electronic Devices

Forveryshortcells, theoptical loss relatedto thescribingwidththat isneededfor isolation and interconnection is high (here taken to be 150µm, which is near the lowest reportedforCIGS[22]) comparedto the total cellarea. For longercells, the efficiency drops as resistive losses become a major bottleneck. Naturally, a TCO with a lower sheet resistance allows for longer cells. However, as a lower sheet resistance goes togetherwith a lowerTCO transmittance [23,24], as shownin Figure 3, there is a trade-offandas isobviousfromFigure4a,differentTCOsheet resistancehavea differentoptimalcell length. ATCOsheet resistanceof5Ω/sqhasa longoptimal cell length, but as the transmittance TCO is substantially lower than that of 10Ω/sq, theefficiencydrops from16.9%to16.2%. Materials  2016,  9,  96  4 fill  factor.  These  curves  were  used  in  the  modeling  to  represent  reference  small  cell  without  interconnection  of  front  contact  related  losses.  2.2.  Cells  with  a  TCO  Front  Contact  The  typical  trade‐off  between  transmittance  and  sheet  resistance  of  the  TCO,  as  used  for  the  modeling,  is  shown  i   Figure  3.  Below  10  Ω/sq,  the  transmittance  drops  with  reduced  sheet  resistance.  Figure  4a  shows  the  efficiency  as  a  function  of  the  cell  length  for  different  TCO  sheet  resistances.  The  details  of  the  TCO  can  be  found  in  the  Experimental  Section.  The  cell  efficiency  shows  a  maximum  with  cell  length.  For  very  short  cells,  the  optical  loss  related  to  the  scribing  width  that  is  n eded  for  isolation  and  interconnection  is  high  (here  taken  to  be  150  μm,  which  is  near  the  lowest  reported  for  CIGS  [22])  compared  to  the  total  cell  area.  For  longer  cells,  the  efficiency  drops  as  resistive  losses  become  a  major  bottleneck.  Naturally,  a  TCO  with  a  lower  sheet  resistance  allows  for  longer  cells.  However,  as  a  lower  sheet  resistance  goes  together  with  a  lower  TCO  transmittance  [23,24],  as  shown  in  Figure  3,  there  is  a  trade‐off  and  as  is  obvious  from  Figure  4a,  different  TCO  sheet  resistance  have  a  different  optimal  cell  length.  A  TCO  sheet  resistance  of  5  Ω/sq  has  a  long  optimal  cell  length,  but  as  the  transmittance  TCO  is  substantially  lower  than  that  of  10  Ω/sq,  the  efficiency  drops  from  16.9  %  to  16.2%.  Figure  3.  Transmittance  as  a  function  of  the  sheet  resistance.  This  is  used  to  represent  TCO  induced  optical  losses  in  industrially  sputtered  ZnO:  Al  material  for  a  wavelength  between  400  nm  and  1100  nm  and  do  not  reflect  state  of  the  art  laboratory  results.  Figure  4.  Efficiency  of  solar  panels  as  a  function  of  the  individual  cell  length  for  different  sheet  resistances  of  the  TCO  (Rsh  in  Ω/sq)  for  a  scribe  width  of  150  μm  (a)  and  350  μm  (b).  The  cell  was  based  on  a  Voc  of  0.7  V.  Figure 3. Transmittance as a function of the sheet resistance. This is used to represent TCO induced optical l sses in industrially sputtered ZnO: Al material forawavelengthbetween400nmand1100nmanddonotreflectstateof theart laboratoryresults. Materials  2016,  9,  96  4 fill  factor.  These  curves  were  used  in  the  modeling  to  represent  reference  small  cell  without  interconnection  of  front  contact  related  losses.  2.2.  Cells  with  a  TCO  Front  Contact  The  typical  trade‐ ff  b twee   transmittanc   and  sh et  resistance  of  the  TCO,  as  u ed  fo   the  modeling,  is  shown  in  Figure  3.  Below  10  Ω/sq,  the  transmittance  dr ps  with  reduced  sheet  resistance.  Figur 4a  shows  the  efficie cy  as  a  function of  the  c ll  length  for  different  TCO  sheet  resistances.  The  details  of  the  TCO can  be  found  in  the  Experimental  S cti n.  The  cell  efficiency  shows  a  maximum  with  cell  length.  For  very  short  cells,  the  optical  loss  related  to  the  scribing  width  that  is  n ed d  for  isol ti n  and  interconnection  is  high  (here  taken  to  be  150  μm,  which  is  near  the  lowest  reported  for  CIGS  [22])  compared  to  the  total  cell  area.  For  longer  cells,  the  efficiency  drops  as  resistive  losses  become  a  major  bottleneck.  Naturally,  a  TCO  with  a  lower  sheet  resistance  allows  for  longer  cells.  However,  as  a  lower  sheet  resistance  goes  together  with  a  lower  TCO  transmittance  [23,24],  as  shown  in  Figure  3,  there  is  a  trade‐off  and  as  is  obvious  from  Figure  4a,  different  TCO  sh et  resistance  have  a  different  optimal  cell  length.  A  TCO  sheet  resistance  of  5  Ω/sq  has  a  long  optimal  cell  length,  but  as  the  transmittance  TCO  is  substantially  lower  than  that  of  10  Ω/sq,  the  efficiency  drops  from  16.9  %  to  16.2%.  Figure  3.  Transmittance  as  a  function  of  the  sheet  resistance.  This  is  used  to  represent  TCO  induced  optical  losses  in  industrially  sputtered  ZnO:  Al  material  for  a  wavelength  between  400  nm  and  1100  nm  and  do  not  reflect  state  of  the  art  laboratory  results.  Figure  4.  Efficiency  of  solar  panels  as  a  function  of  the  individual  cell  length  for  different  sheet  resistances  of  the  TCO  (Rsh  in  Ω/sq)  for  a  scribe  width  of  150  μm  (a)  and  350  μm  (b).  The  cell  was  based  on  a  Voc  of  0.7  V.  Figure 4. Efficiency of solar panels as a function of the individual cell length for differentsheet resistancesof theTCO(RshinΩ/sq) forascribewidthof150µm(a) and350µm(b). ThecellwasbasedonaVocof0.7V. 118