光致电压的设备的描述特性使用设备的分光镜 Ellipsometry 从科学的 Horiba - 薄膜

包括的事宜

背景
光电池 - 它如何运作?
材料和效率
光致电压的设备描述特性
被分级的微晶质硅层
不同类的 ZnO 层
厚度映射 SiNx 层
结论

背景

一个光电池或者太阳能电池是包括在阳光面前能够生成可用的电能的大区 p-n 结型二极管的半导体设备。 此转换称这个光伏效应。 太阳能电池有许多应用,并且是特别非常合适的对从网格的电能是未提供的,例如在偏远地区动力系统的情形,接地轨道的卫星、手持式计算器、远程无线电话、水泵应用等等。

许多这个研究集中于使太阳能电池更加便宜和更加高效,因此他们可以与其他能源更加有效竞争。 此优化为用于的薄膜要求胶片厚度的准确描述特性和吸收效率制造细胞。

分光镜 ellipsometry 是用于的一个光学计量技术和准确地确定薄膜厚度和光学常数。 此条款说明技术的能力分析光致电压的设备。 通常被学习的材料包括: 无定形的硅、多硅、 ZnO、 ITO、 SnO2、 TiO2、 SiNx、 MgO 等等….

光电池 - 它如何运作?

这个光伏效应从光子的吸收在一个半导体的开始在其能带空白上,导致载流子的生成 (电子和漏洞)。 这些载流子由一个内部电场然后分隔创建了由一个 p-n 或针连接点在这个半导体内,或者由异质结在这个半导体和另一材料之间。

 

一个光电池的图 1. 绘制。

最终载流子由电极收集,并且可以使用生成在外面电路的当前。 应该设计这个细胞的前电极允许光子高传输。 通过使用一种透明导电性氧化物例如铟锡氧化物、锡氧化物 (SnO2) 或锌氧化物,这可以完成 (TCO)由 (ITO)金属细致的网格,或者 (ZnO)。 抗反射膜,用于增加相当数量光被耦合到太阳能电池,在这个细胞的前面典型地存款。 使用等离子改进的化学气相沉积,它在层浓厚典型地适用数百毫微米 (PECVD)。

 

图 2. 概要横断面薄膜 Si :H 光电池。

材料和效率

多种材料为太阳能电池调查。 最大规模的商业太阳能电池工厂制造屏幕被打印的多晶的硅太阳能电池。 唯一水晶薄酥饼可以做成非常好的高效率太阳能电池,但是他们一般认为太消耗大的为大规模的大量生产。 无定形的硅元件有低换能效率大约 8%。 聚合物或有机太阳能电池从超薄层 (典型地 100 毫微米) 被建立有机半导体。 他们比硅是可能地便宜制造,但是迄今达到的效率是低的,并且细胞是高灵敏宣扬和湿气,使商务应用困难。

光致电压的设备描述特性

下面存在分光镜 ellipsometers 通常描绘的范例的三个示例。 这个分析执行使用 DeltaPsi2 软件控制的 HORIBA Jobin Yvon UVISEL 分光镜阶段被调整的 ellipsometer。 Ellipsometric 数据获取了有一个角度 70° 的入射,在从 0.6 的延长的光谱范围间到 6.5 eV (190 - 2100 毫微米)。

被分级的微晶质硅层

微晶质硅层是不同类详细的。 这个设计包括用于层顶层 (线性函数) 的指定一个值在层和另一个的底层一块被分级的层。 使用散射配方,微晶质硅的光学常数表示。

 

图 3. 光学常数微晶质硅。

得到的这个结果总体上显示在这个设计 (线路) 和实验数据 (小点) 光谱范围之间的非常好的协议,与?2 个 =0.81 (结果质量参数)。

 

图 4. 实验和被生成的数据。

不同类的 ZnO 层

这个范例包括在 c Si 存款的 ZnO 层。 要表示多相性详细 ZnO 层,三分层模型用于。 这个范例陈列在上面的小的坎坷,并且 ZnO 的密度从这个 c Si 界面 (第 1 块层) 增加到这个顶层 (第 2 块层)。 它提供 R.i. 到第 2 块层的增量从第 1 的。

 

图 5. 光学常数 ZnO

厚度映射 SiNx 层

通过使用一个动力化的 X - Y 的范例阶段和一份映射的处方是简单的自动化这个分析在这个范例的不同的位置。 厚度和光学常数是确定的在每点。 映射显示 SiNx 厚度的差异在 600 个和 750 个 Å 之间的在这个范例的表面。

 

图 6. SINx 层的厚度映射

结论

分光镜 ellipsometry 是分析胶片厚度和光学常数的一个理想的技术光致电压的应用的。 分光镜 ellipsometers 对概略的 overlayer 和被分级的光学常数出现也是敏感的。 这个技术提供这个好处是快速,简单运行和非破坏性为范例的描述特性。

来源: Horiba 科学薄膜分部

关于此来源的更多信息请参观 Horiba 科学薄膜分部

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

Last Update: 13. June 2013 17:34

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