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光致電壓的設備的描述特性使用設備的分光鏡 Ellipsometry 從科學的 Horiba - 薄膜

包括的事宜

背景
光電池 - 它如何運作?
材料和效率
光致電壓的設備描述特性
被分級的微晶質硅層
不同類的 ZnO 層
厚度映射 SiNx 層
結論

背景

一個光電池或者太陽能電池是包括在陽光面前能够生成可用的電能的大區 p-n 結型二極管的半導體設備。 此轉換稱這個光伏效應。 太陽能電池有許多應用,并且是特別非常合適的對從網格的電能是未提供的,例如在偏遠地區動力系統的情形,接地軌道的衛星、手持式計算器、遠程無線電話、水泵應用等等。

許多這個研究集中於使太陽能電池更加便宜和更加高效,因此他們可以與其他能源更加有效競爭。 此優化為用於的薄膜要求膠片厚度的準確描述特性和吸收效率製造細胞。

分光鏡 ellipsometry 是用於的一個光學計量技術和準確地確定薄膜厚度和光學常數。 此條款說明技術的能力分析光致電壓的設備。 通常被學習的材料包括: 無定形的硅、多硅、 ZnO、 ITO、 SnO2、 TiO2、 SiNx、 MgO 等等….

光電池 - 它如何運作?

這個光伏效應從光子的吸收在一個半導體的開始在其能帶空白上,導致載流子的生成 (電子和漏洞)。 這些載流子由一個內部電場然後分隔創建了由一個 p-n 或針連接點在這個半導體內,或者由異質結在這個半導體和另一材料之間。

 

一個光電池的圖 1. 繪製。

最終載流子由電極收集,并且可以使用生成在外面電路的當前。 應該設計這個細胞的前電極允許光子高傳輸。 通過使用一種透明導電性氧化物例如銦錫氧化物、錫氧化物 (SnO2) 或鋅氧化物,這可以完成 (TCO)由 (ITO)金屬細致的網格,或者 (ZnO)。 抗反射膜,用於增加相當數量光被耦合到太陽能電池,在這個細胞的前面典型地存款。 使用等離子改進的化學氣相沉積,它在層濃厚典型地適用數百毫微米 (PECVD)。

 

圖 2. 概要橫斷面薄膜 Si :H 光電池。

材料和效率

多種材料為太陽能電池調查。 最大規模的商業太陽能電池工廠製造屏幕被打印的多晶的硅太陽能電池。 唯一水晶薄酥餅可以做成非常好的高效率太陽能電池,但是他們一般認為太消耗大的為大規模的大量生產。 無定形的硅元件有低換能效率大約 8%。 聚合物或有機太陽能電池從超薄層 (典型地 100 毫微米) 被建立有機半導體。 他們比硅是可能地便宜製造,但是迄今達到的效率是低的,并且細胞是高靈敏宣揚和濕氣,使商務應用困難。

光致電壓的設備描述特性

下面存在分光鏡 ellipsometers 通常描繪的範例的三個示例。 這個分析執行使用 DeltaPsi2 軟件控制的 HORIBA Jobin Yvon UVISEL 分光鏡階段被調整的 ellipsometer。 Ellipsometric 數據獲取了有一個角度 70° 的入射,在從 0.6 的延長的光譜範圍間到 6.5 eV (190 - 2100 毫微米)。

被分級的微晶質硅層

微晶質硅層是不同類詳細的。 這個設計包括用於層頂層 (線性函數) 的指定一個值在層和另一個的底層一塊被分級的層。 使用散射配方,微晶質硅的光學常數表示。

 

圖 3. 光學常數微晶質硅。

得到的這個結果總體上顯示在這個設計 (線路) 和實驗數據 (小點) 光譜範圍之間的非常好的協議,與?2 个 =0.81 (結果質量參數)。

 

圖 4. 實驗和被生成的數據。

不同類的 ZnO 層

這個範例包括在 c Si 存款的 ZnO 層。 要表示多相性詳細 ZnO 層,三分層模型用於。 這個範例陳列在上面的小的坎坷,并且 ZnO 的密度從這個 c Si 界面 (第 1 塊層) 增加到這個頂層 (第 2 塊層)。 它提供 R.i. 到第 2 塊層的增量從第 1 的。

 

圖 5. 光學常數 ZnO

厚度映射 SiNx 層

通過使用一個動力化的 X - Y 的範例階段和一份映射的處方是簡單的自動化這個分析在這個範例的不同的位置。 厚度和光學常數是確定的在每點。 映射顯示 SiNx 厚度的差異在 600 个和 750 个 Å 之間的在這個範例的表面。

 

圖 6. SINx 層的厚度映射

結論

分光鏡 ellipsometry 是分析膠片厚度和光學常數的一個理想的技術光致電壓的應用的。 分光鏡 ellipsometers 對概略的 overlayer 和被分級的光學常數出現也是敏感的。 這個技術提供這個好處是快速,簡單運行和非破壞性為範例的描述特性。

來源: Horiba 科學薄膜分部

關於此來源的更多信息请請參觀 Horiba 科學薄膜分部

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

Last Update: 13. June 2013 17:38

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