20% off DeltaTime Fluorescence Lifetime System Upgrade

There are 2 related live offers.

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

Характеризация Фотовольтайческих Приборов Спектроскопическим Ellipsometry Используя Оборудование от Horiba Научного - Тонкий Фильм

Покрытые Темы

Предпосылка
Фотогальванический Элемент - Как Она Работает?
Материалы и Эффективность
Фотовольтайческая Характеризация Прибора
Рассортированный Микрокристаллический Слой Кремния
Негомогенный Слой ZnO
Отображать Толщины Слоя SiNx
Заключение

Предпосылка

Фотогальванический элемент, или фотоэлемент полупроводниковое устройство состоя из диода соединения p-n обширного района который в присутствии к солнечному свету способен производить годную к употреблению электрическую энергию. Это преобразование вызвано фотовольтайческим влиянием. Фотоэлементы имеют много применений, и в частности хороши - одето к ситуациям где электропитание от решетки отсутствовал, как в электрические системы отдаленной области, спутники двигая по орбите Земли, handheld чалькуляторы, дистанционные радиотелефоны, применения воды нагнетая, Etc.

Много из исследования сфокусировано на делать фотоэлементы более дешевым и более эффективным, так, что они смогут более эффектно состязаться с другими источниками энергии. Много из этого оптимизирования требует точной характеризации толщины фильма и эффективности абсорбциы для тонких фильмов используемых для того чтобы изготовить клетки.

Спектроскопическое ellipsometry оптически метод измерения используемый для того чтобы определить толщину тонкого фильма и оптически константы просто и точно. Эта статья иллюстрирует способность метода характеризовать фотовольтайческие приборы. Обыкновенно изучаемые материалы включают: аморфический кремний, поли кремний, ZnO, ITO, SnO2, TiO2, SiNx, MgO, etc….

Фотогальванический Элемент - Как Она Работает?

Фотовольтайческое влияние начинает при абсорбциа фотонов в полупроводнике над своим зазором энергетической зоны, водя к поколению переносов ионов (электроны и отверстия). Эти переносы ионов после этого отделены внутренним электрическим полем создались или p-n или соединением штыря внутри полупроводник, или гетеропереходом между полупроводником и другим материалом.

 

Диаграмма 1. Диаграмма фотогальванического элемента.

Окончательно переносы ионов собраны электродами и могут быть использованы для того чтобы произвести течение в наружной цепи. Передний электрод клетки должен быть конструирован для того чтобы позволить высокой передаче фотонов. Это может быть выполнено или точной решеткой металла, или путем использование прозрачной проводной окиси (TCO) как Инди-Олов-Окись (ITO), Олов-Окись (SnO2) или Цинк-Окись (ZnO). Противоотражающие покрытия, используемые для того чтобы увеличить количество света соединенное в фотоэлемент, типично депозированы в заключительный день клетки. Она типично прикладной в слое нескольк 100 нанометров толщиной используя увеличенное плазмой низложение химического пара (PECVD).

 

Диаграмма 2. профиль Схемы тонкого фильма -Si: Фотогальванический элемент H.

Материалы и Эффективность

Различные материалы были расследованы для фотоэлементов. Большинств широкомасштабные коммерчески фабрики фотоэлемента изготовляют напечатанные экраном поликристаллические фотоэлементы кремния. Одиночные кристаллические вафли можно сделать в превосходные фотоэлементы высокой эффективности, но они вообще рассмотрены, что будут слишком дорогими для широкомасштабного массового производства. Аморфические клетки кремния имеют низкие эффективности преобразования вокруг 8%. Полимер или органические фотоэлементы построены от ультра тонких слоев (типично 100 nm) органических полупроводников. Они потенциально более дешевы изготовить чем кремний, но эффективности достиганные для того чтобы датировать низки и клетки сильно чувствительны к воздуху и влаге, делая коммерческие применения трудным.

Фотовольтайческая Характеризация Прибора

3 примера образцов обыкновенно, котор характеризуют спектроскопические ellipsometers ниже. Анализ был выполнен используя ellipsometer HORIBA Jobin Yvon UVISEL спектроскопическим модулируемое участком контролируемое ПО DeltaPsi2. Ellipsometric данные были приобретены под углом падения 70°, через выдвинутый спектральный ряд от 0,6 к eV 6,5 (190 до 2100 nm).

Рассортированный Микрокристаллический Слой Кремния

Микрокристаллический слой кремния негомогенные глубокие. Модель включает рассортированный слой (линейную функцию) используемый для того чтобы определить одно значение на дне слоя и другого одного для верхней части слоя. Оптически константы микрокристаллического кремния были представлены используя дисперсионную зависимость.

 

Диаграмма 3. Оптически константы микрокристаллического кремния.

Полученный результат показывает превосходное согласование между моделью (линией) и экспериментальными данными (многоточиями) на ряде целого спектральном, с? 2 =0.81 (параметр качества результата).

 

Диаграмма данные по 4. Экспириментально и произведенные.

Негомогенный Слой ZnO

Образец состоит из слоя ZnO депозированного на c-Si. Для того чтобы представить inhomogeneity глубокий слоя ZnO, была использована модель слоя 3. Образец показывает малую шершавость на верхней части, и плотность ZnO увеличивает от интерфейса c-Si (1-ый слой) к верхней части (2-ому слою). Она обеспечивает увеличение R.I. от 1-ого к 2-ого слоя.

 

Диаграмма 5. Оптически константы ZnO

Отображать Толщины Слоя SiNx

Путем использование моторизованного XY этапа образца и отображая рецепта он прост автоматизировать анализ на различных положениях на образце. И толщины и оптически константы были решительно на каждые этапы. Отображать показывает изменение толщины SiNx между 600 и 750 Å над поверхностью образца.

 

Диаграмма 6. карта Толщины Слоя SINx

Заключение

Спектроскопическое ellipsometry идеально метод для того чтобы характеризовать толщины фильма и оптически константы для фотовольтайческих применений. Спектроскопические ellipsometers также чувствительны к присутсвию грубого overlayer и рассортированных оптически констант. Метод обеспечивает преимущество для того чтобы быть быстрым, простым работать и без разрушения для характеризации образцов.

Источник: Разделение Тонких Фильмов Horiba Научное

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Разделение Тонких Фильмов Horiba Научное

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

Last Update: 13. June 2013 18:24

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit