α-Si, µc-Si PV à couche mince

NOTE D'APPLICATION

Le Si amorphe (α-Si), le Si microcristallin (Sic), le Si nanocristallin (Si-nc), SiGe amorphe (α-SiGe) et le SiC microcristallin (Sic), tous avec H, sont des matériaux en couche mince qui peut constituer des piles PV en couches minces allant du simple film mince en a-Si à des films plus complexes en tandem et multi-jonctions minces. α-Si a été l'un des plus vieux film mince Technologies commerciales PV, mais avec un rendement cellulaire relativement faible après une dégradation induite par la lumière. L'ajout des autres matériaux à couche mince est destiné à augmenter l'efficacité en convertissant davantage le spectre solaire et en réduisant la dégradation induite par la lumière.

Les principaux domaines d’amélioration sont l’augmentation stable de l’efficacité jusqu’à 10% et l’évolution vers une fabrication fiable et uniforme à grande échelle.

Le schéma du PV en couche mince d’a-Si (nom générique de tous les films combinés) illustre certaines des manières analyse de surface peut aider.

Le schéma de la couche mince de PV α-Si (nom générique de tous les films combinés) illustre certaines des manières dont l’aide de surface peut être utile.

À gauche du schéma, nous voyons un composite de différentes structures en couches. La lumière pénètre par le haut à travers un cache en verre et traverse un oxyde conducteur transparent (TCO) SnOx: F, ZnO: Al ou ZnO: B. La lumière est ensuite absorbée dans les différentes couches de α-Si: H, µc-Si: H, nc-Si: H, α-SiGe: H, µc-SiC: H, en fonction de la conception de la cellule; le dopage pour former la ou les jonctions pn est effectué en ajoutant B ou P aux processus de dépôt. Sous les couches d'absorbeur se trouve un autre TCO suivi d'un contact arrière tel que Ag ou Al. Tout cela repose sur un substrat qui peut être une feuille d'acier inoxydable, un polyimide ou du verre. La pile entière (à part le verre) a une épaisseur de quelques microns.

Sur le côté droit du schéma, nous voyons quelques exemples d'applications des techniques d'analyse de surface. Épaisseur et composition du TCO supérieur peut être caractérisé par RBS, XRR or XPS, cristallinité et phases par XRDet contamination entre le TCO et la première couche de α-Si: H par XPS ou AES. Les profils élémentaires d’atmosphériques (O, C, N, H), de dopants (B, P) et de F, ainsi que de la contamination par les métaux peuvent être profilés par SIMS. La fraction de cristallinité dans les couches d'absorbeur peut être déterminée par Raman ou XRD. Les épaisseurs de couche, la structure d’interface et la structure de grain peuvent être déterminées par TEM, TIGE et de la SEM pour les couches absorbantes, le TCO inférieur et le contact métallique. Analyse de défaillance peut être soutenu par FTIR, SMGC, TOF-SIMS, TEM, STEM / EDS, SEM, EDS, XPS, AES et Raman.

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