Buy a new FL3-22 spectrofluorometer and get a DeltaTime TCSPC upgrade for half price

There are 2 related live offers.

DeltaTime TCSPC Half Price | Horiba - DeltaTime - 20% Off | See All
Related Offers

Karakterisering van Photovoltaic Apparaten die door Spectroscopische Ellipsometry Apparatuur van Wetenschappelijke Horiba Met Behulp Van - Dunne Film

Besproken Onderwerpen

Achtergrond
De Photovoltaic Cel - Hoe Werkt Het?
Materialen en Efficiency
Photovoltaic Karakterisering van het Apparaat
De Gesorteerde Microcrystalline Laag van het Silicium
Niet Homogene Laag ZnO
De Afbeelding van de Dikte van Laag SiNx
Conclusie

Achtergrond

Een photovoltaic cel, of de zonnecel zijn een halfgeleiderapparaat die uit een groot-gebiedsp-n verbindingsdiode bestaan die in aanwezigheid van zonlicht bruikbare elektroenergie kan produceren. Deze omzetting wordt genoemd het photovoltaic effect. De Zonnecellen hebben vele toepassingen, en zijn bijzonder passend aan situaties waar de elektromacht van het net, zoals in de verre systemen van de gebiedsmacht, de cirkelende satellieten van de Aarde, handbediende calculators, verre radiotelefoons, water het pompen toepassingen, enz. niet beschikbaar is.

Veel van het onderzoek wordt geconcentreerd bij het maken van zonnecellen goedkoper en efficiënter, zodat zij effectiever met andere energiebronnen kunnen concurreren. Veel van deze optimalisering vereist nauwkeurige karakterisering van filmdikte en absorptieefficiency voor de dunne die films worden gebruikt om de cellen te vervaardigen.

Spectroscopische ellipsometry is een optische die metingstechniek wordt gebruikt om dunne filmdikte en optische constanten te bepalen eenvoudig en nauwkeurig. Dit artikel illustreert de capaciteit van de techniek om photovoltaic apparaten te kenmerken. De algemeen bestudeerde materialen omvatten: amorf silicium, polysilicium, ZnO, ITO, SnO2, TiO2, SiNx, MgO, enz.….

De Photovoltaic Cel - Hoe Werkt Het?

Het photovoltaic effect begint met de absorptie van fotonen in een halfgeleider boven zijn hiaat van de energieband, die tot de generatie van lastencarriers (elektronen en gaten) leiden. Deze lastencarriers worden dan door een intern elektrisch die gebied gescheiden of door p-n of een speldverbinding binnen de halfgeleider wordt gecreeerd, of door hetero-junction tussen de halfgeleider en een ander materiaal.

 

Figuur 1. Diagram van een photovoltaic cel.

Tot Slot worden de lastencarriers verzameld door elektroden en kunnen worden gebruikt om een stroom in de buitenkring te produceren. De voorelektrode van de cel zou moeten worden ontworpen om hoge transmissie van fotonen toe te staan. Dit kan worden verwezenlijkt of door een fijn net van metaal, of door een transparant geleidend oxyde zoals (TCO) indium-tin-Oxyde, (ITO) tin-Oxyde (SnO2) of zink-Oxyde te gebruiken (ZnO). Antireflection de deklagen, die worden gebruikt om de hoeveelheid licht te verhogen in de zonnecel wordt gekoppeld, worden typisch gedeponeerd aan de voorkant van de cel die. Het wordt typisch toegepast in een laag honderden deposito van de nanometers het dikke gebruikende plasma verbeterde chemische damp (PECVD).

 

Figuur 2. Schematische dwarsdoorsnede van dunne film a-Si: H photovoltaic cel.

Materialen en Efficiency

Diverse materialen zijn onderzocht voor zonnecellen. De Meeste commerciële zonnecelfabrieken op grote schaal vervaardigen het scherm afgedrukte poly-crystalline siliciumzonnecellen. De Enige kristallijne wafeltjes kunnen in uitstekende hoge efficiencyzonnecellen worden gemaakt, maar zij worden over het algemeen als beschouwd om voor massaproduktie op grote schaal te duur. De Amorfe siliciumcellen hebben lage omzettingsefficiency van rond 8%. Het Polymeer of de organische zonnecellen worden gebouwd van uiterst dunne lagen (typisch 100 NM) organische halfgeleiders. Zij zijn potentieel goedkoper om te vervaardigen dan silicium, maar tot op heden bereikte de efficiency is laag en de cellen zijn hoogst gevoelig voor lucht en vochtigheid, makend commerciële toepassingen moeilijk.

Photovoltaic Karakterisering van het Apparaat

Drie die voorbeelden van steekproeven algemeen door spectroscopische ellipsometers worden gekenmerkt worden hieronder voorgelegd. De analyse werd uitgevoerd gebruikend een spectroscopische fase gemoduleerde die ellipsometer van HORIBA Jobin Yvon UVISEL door DeltaPsi2 software wordt gecontroleerd. De Ellipsometrische gegevens werden verworven schuin van weerslag van 70°, over de uitgebreide spectrale waaier van 0.6 tot eV 6.5 (190 - 2100 NM).

De Gesorteerde Microcrystalline Laag van het Silicium

De microcrystalline siliciumlaag is diepgaand niet homogeen. Het model omvat een gesorteerde laag (lineaire die functie) wordt gebruikt om één waarde bij de bodem van de laag en een andere voor de laagbovenkant te specificeren. De optische constanten van het microcrystalline silicium werden vertegenwoordigd gebruikend een verspreidingsformule.

 

Figuur 3. Optische constanten van microcrystalline silicium.

Het verkregen resultaat toont de uitstekende overeenkomst tussen het model (lijn) en de experimentele gegevens (punten) over de gehele spectrale waaier, met? 2 =0.81 (de parameter van de resultaatkwaliteit).

 

Figuur 4. Experimentele en geproduceerde gegevens.

Niet Homogene Laag ZnO

De steekproef bestaat uit een laag ZnO op CSI wordt gedeponeerd dat. Om het niet-homogeen karakter diepgaand van de laag te vertegenwoordigen ZnO, werd een drie laagmodel gebruikt. De steekproef stelt een kleine ruwheid op bovenkant, en de dichtheid van de verhogingen ZnO van de CSI interface (1st laag) aan de bovenkant (2de laag) tentoon. Het verstrekt een verhoging van r.i van de eerste aan de 2de laag.

 

Figuur 5. Optische constanten van ZnO

De Afbeelding van de Dikte van Laag SiNx

Door een gemotoriseerd X-Y steekproefstadium en een afbeeldingsrecept te gebruiken is het eenvoudig om de analyse bij verschillende posities inzake de steekproef te automatiseren. Zowel werden de dikten als de optische constanten bepaald bij elk richten. De afbeelding toont een variatie van dikte SiNx tussen 600 en 750 Å over de oppervlakte van de steekproef.

 

Figuur 6. De kaart van de Dikte van Laag SINx

Conclusie

Spectroscopische ellipsometry is een ideale techniek om filmdikten en optische constanten voor photovoltaic toepassingen te kenmerken. Spectroscopische ellipsometers zijn ook gevoelig voor de aanwezigheid van ruwe overlayer en gesorteerde optische constanten. De techniek verstrekt snel, eenvoudig en niet destructief het voordeel om te werken voor de karakterisering van de steekproeven te zijn.

Bron: Afdeling van de Dunne Films van Horiba de Wetenschappelijke

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve de Wetenschappelijke Afdeling van Dunne Films Horiba

Date Added: May 20, 2008 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 17:43

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit