Luminescent (Er,Ho)2O3 thin films by ALD to enhance the performance of silicon solar cells

Amr Ghazy; Muhammad Safdar; Mika Lastusaari; Arto Aho; Antti Tukiainen; Hele Savin; Mircea Guina; Maarit Karppinen

doi:10.1016/j.solmat.2020.110787

Luminescent (Er,Ho)₂O₃ thin films by ALD to enhance the performance of silicon solar cells

Amr Ghazy
, Muhammad Safdar
, Mika Lastusaari
, Arto Aho
, Antti Tukiainen
, Hele Savin
, Mircea Guina
, Maarit Karppinen^*

^*Tämän työn vastaava kirjoittaja

University of Turku
Tampere University

Tutkimustuotos: Lehtiartikkeli › Article › Scientific › vertaisarvioitu

13 Sitaatiot (Scopus)

Abstrakti

We have fabricated luminescent (Er,Ho)₂O₃ thin films by atomic layer deposition (ALD) and studied their capability to enhance the performance of state-of-the-art single-junction c-Si bifacial solar cells. The films convert IR photons (e.g. 1523 nm) by three- and two-photon upconversion process to emit visible-light in the 400–700 nm range. When the films were coupled with solar cells, ~3% improvement in the short-circuit current density (620 ± 5 to 638 ± 5 mAcm⁻²) was recorded under a simulated solar excitation equivalent to 16 suns. These findings highlight a potential of ALD for the design and fabrication of luminescent coatings for practical solar cell devices.

Alkuperäiskieli	Englanti
Artikkeli	110787
Sivumäärä	5
Julkaisu	Solar Energy Materials and Solar Cells
Vuosikerta	219
DOI - pysyväislinkit	https://doi.org/10.1016/j.solmat.2020.110787
Tila	Julkaistu - tammik. 2021
OKM-julkaisutyyppi	A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Rahoitus

We thank Iris Mack, Department of Electronics and Nanoengineering , Aalto University , for her kind support. Funding was received from European Research Council for the Advanced Grant Projects LAYERENG-HYBMAT ( 339478 ) and AMETIST ( 695116 ), and also from Academy of Finland ( 296299 ). The authors also acknowledge the funding provided by the Academy of Finland Flagship Programme, Photonics Research and Innovation (PREIN; 320167 and 340168 ), and the use of the RawMatTERS Finland Infrastructure (RAMI) at Aalto University . Amr Ghazy acknowledges Jenny & Antti Wihuri Foundation for financial support.

YK:n kestävän kehityksen tavoitteet

Tämä tuotos edistää seuraavia kestävän kehityksen tavoitteita:

SDG 7 – Edullinen ja puhdas energia

Pääsy asiakirjaan

10.1016/j.solmat.2020.110787

https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202112209402

Muut tiedostot ja linkit

Link to publication in Scopus

3 Päättynyt

-: Fotoniikan Tutkimus ja Innovaatio
Savin, H. (Vastuullinen johtaja), Rauha, I. (Projektin jäsen), Mulbagal Rajanna, P. (Projektin jäsen), Ayedh, H. (Projektin jäsen), Liu, H. (Projektin jäsen) & Vähänissi, V. (Projektin jäsen)
01/01/2019 → 31/12/2022
Projekti: Academy of Finland: Other research funding
Uusia hybridimateriaaleja ALD/MLD:n avulla: perusteista sovelluksiin
Karppinen, M. (Vastuullinen johtaja), Revitzer, H. (Projektin jäsen), Multia, J. (Projektin jäsen), Khayyami, A. (Projektin jäsen), Sederholm, L. (Projektin jäsen), Aleksandrova, I. (Projektin jäsen), Ghazy, A. (Projektin jäsen), Medina, E. (Projektin jäsen), Tiittanen, T. (Projektin jäsen), Thomas, C. (Projektin jäsen), Haggren, A. (Projektin jäsen), Mustonen, O. (Projektin jäsen), Madadi, M. (Projektin jäsen) & Johansson, L.-S. (Projektin jäsen)
01/09/2016 → 31/08/2020
Projekti: Academy of Finland: Other research funding
Molecular-Layer-Engineered Inorganic-Organic Hybrid Materials
Karppinen, M. (Vastuullinen johtaja), Johansson, L.-S. (Projektin jäsen), Hagen, D. (Projektin jäsen), Medina, E. (Projektin jäsen), Tripathi, T. (Projektin jäsen), Lepikko, S. (Projektin jäsen), Tenhunen, M. (Projektin jäsen), Multia, J. (Projektin jäsen), Haggren, A. (Projektin jäsen), Puikkonen, P. (Projektin jäsen), Jin, H. (Projektin jäsen), Niemelä, J.-P. (Projektin jäsen), Vähä-Pietilä, E. (Projektin jäsen), Krahl, F. (Projektin jäsen), Matikainen, A. (Projektin jäsen), Heiska, J. (Projektin jäsen), Khayyami, A. (Projektin jäsen), Tiittanen, T. (Projektin jäsen), Mustonen, O. (Projektin jäsen), Aleksandrova, I. (Projektin jäsen), Stenholm, M. (Projektin jäsen), Thomas, C. (Projektin jäsen), Nisula, M. (Projektin jäsen), Marin, G. (Projektin jäsen), Giedraityte, Z. (Projektin jäsen), Ghazy, A. (Projektin jäsen), Chou, T.-L. (Projektin jäsen), Philip, A. (Projektin jäsen), Safdar, M. (Projektin jäsen) & Ahvenniemi, E. (Projektin jäsen)
23/12/2013 → 31/01/2019
Projekti: EU: ERC grants

Raaka-aineiden tutkimusinfrastruktuuri
Karppinen, M. (Manager)
Kemian tekniikan korkeakoulu
Laitteistot/tilat: Facility

Siteeraa tätä

@article{4aaed307a05140b9a2fc885889f2e51f,

title = "Luminescent (Er,Ho)2O3 thin films by ALD to enhance the performance of silicon solar cells",

abstract = "We have fabricated luminescent (Er,Ho)2O3 thin films by atomic layer deposition (ALD) and studied their capability to enhance the performance of state-of-the-art single-junction c-Si bifacial solar cells. The films convert IR photons (e.g. 1523 nm) by three- and two-photon upconversion process to emit visible-light in the 400–700 nm range. When the films were coupled with solar cells, \textasciitilde{}3\% improvement in the short-circuit current density (620 ± 5 to 638 ± 5 mAcm−2) was recorded under a simulated solar excitation equivalent to 16 suns. These findings highlight a potential of ALD for the design and fabrication of luminescent coatings for practical solar cell devices.",

keywords = "Atomic layer deposition, c-Si solar cell, Luminescence, Photonics, Upconversion",

author = "Amr Ghazy and Muhammad Safdar and Mika Lastusaari and Arto Aho and Antti Tukiainen and Hele Savin and Mircea Guina and Maarit Karppinen",

note = "| openaire: EC/FP7/339478/EU//LAYERENG-HYBMAT",

year = "2021",

month = jan,

doi = "10.1016/j.solmat.2020.110787",

language = "English",

volume = "219",

journal = "Solar Energy Materials and Solar Cells",

issn = "0927-0248",

publisher = "Elsevier",

}

TY - JOUR

T1 - Luminescent (Er,Ho)2O3 thin films by ALD to enhance the performance of silicon solar cells

AU - Ghazy, Amr

AU - Safdar, Muhammad

AU - Lastusaari, Mika

AU - Aho, Arto

AU - Tukiainen, Antti

AU - Savin, Hele

AU - Guina, Mircea

AU - Karppinen, Maarit

N1 - | openaire: EC/FP7/339478/EU//LAYERENG-HYBMAT

PY - 2021/1

Y1 - 2021/1

N2 - We have fabricated luminescent (Er,Ho)2O3 thin films by atomic layer deposition (ALD) and studied their capability to enhance the performance of state-of-the-art single-junction c-Si bifacial solar cells. The films convert IR photons (e.g. 1523 nm) by three- and two-photon upconversion process to emit visible-light in the 400–700 nm range. When the films were coupled with solar cells, ~3% improvement in the short-circuit current density (620 ± 5 to 638 ± 5 mAcm−2) was recorded under a simulated solar excitation equivalent to 16 suns. These findings highlight a potential of ALD for the design and fabrication of luminescent coatings for practical solar cell devices.

AB - We have fabricated luminescent (Er,Ho)2O3 thin films by atomic layer deposition (ALD) and studied their capability to enhance the performance of state-of-the-art single-junction c-Si bifacial solar cells. The films convert IR photons (e.g. 1523 nm) by three- and two-photon upconversion process to emit visible-light in the 400–700 nm range. When the films were coupled with solar cells, ~3% improvement in the short-circuit current density (620 ± 5 to 638 ± 5 mAcm−2) was recorded under a simulated solar excitation equivalent to 16 suns. These findings highlight a potential of ALD for the design and fabrication of luminescent coatings for practical solar cell devices.

KW - Atomic layer deposition

KW - c-Si solar cell

KW - Luminescence

KW - Photonics

KW - Upconversion

UR - https://www.scopus.com/pages/publications/85090731507

U2 - 10.1016/j.solmat.2020.110787

DO - 10.1016/j.solmat.2020.110787

M3 - Article

AN - SCOPUS:85090731507

SN - 0927-0248

VL - 219

JO - Solar Energy Materials and Solar Cells

JF - Solar Energy Materials and Solar Cells

M1 - 110787

ER -

Luminescent (Er,Ho)2O3 thin films by ALD to enhance the performance of silicon solar cells

Abstrakti

Rahoitus

YK:n kestävän kehityksen tavoitteet

Pääsy asiakirjaan

Muut tiedostot ja linkit

Sormenjälki

Projektit

-: Fotoniikan Tutkimus ja Innovaatio

Uusia hybridimateriaaleja ALD/MLD:n avulla: perusteista sovelluksiin

Molecular-Layer-Engineered Inorganic-Organic Hybrid Materials

Laitteet

Raaka-aineiden tutkimusinfrastruktuuri

Siteeraa tätä

Luminescent (Er,Ho)₂O₃ thin films by ALD to enhance the performance of silicon solar cells