Echantillon représentatif de Fe dans CIGS, cellule solaire utilisant un SIMS à grande surface, profil de profondeur d'imagerie

NOTE D'APPLICATION

INTRODUCTION

Les impuretés, telles que Fe, Ni et Cr, peuvent nuire aux performances d’un CIGS cellule photovoltaïque. Il est donc important de comprendre comment les concentrations en impuretés peuvent varier d’un endroit à l’autre. Le Fe Contamination pour CIGS sur substrat en acier est un problème commun. SIMS est souvent utilisé pour déterminer les concentrations et l'uniformité de Fe à différents endroits (XY).

La distribution latérale du Fe dans le substrat CIGS / acier est souvent observée comme non uniforme. Les données sur le Fe collectées à l'aide de conditions analytiques SIMS typiques peuvent donc être trompeuses en raison d'un échantillonnage non représentatif. Une meilleure approche d'échantillonnage SIMS est nécessaire pour résoudre ce problème.

SIMS EXPERIMENT

Un faisceau primaire d'ions oxygène (O2+) est utilisé dans l'analyse SIMS de Fe dans CIGS. La taille du point d'un faisceau principal de focalisation est ~ 15 à 20 μm. Le faisceau principal est tramé sur une zone carrée, généralement 200-250 en largeur.

Ions secondaires (Fe+) générés à partir de la partie centrale de la zone tramée sont collectés. Dans un instrument SIMS, les ions secondaires peuvent être détectés à l'aide de EM, FC ou Ion Image.

 

Les ions secondaires (Fe +) générés à partir de la partie centrale de la zone tramée sont collectés. Dans un instrument SIMS, les ions secondaires peuvent être détectés à l'aide de EM, FC ou Ion Image.

 

 

RÉSULTATS - FE DANS CIGS / FEUILLE D'ACIER

RÉSULTATS - FE DANS CIGS / FEUILLE D'ACIER

Dans des conditions d’analyse SIMS typiques, avec une zone de collecte de données de ~ 25 μm (en diamètre), les concentrations de Fe présentent souvent de grandes variations d’un lieu à l’autre.

Profils de Fe pris à deux endroits distants de 300 μm - la différence de concentration en Fe est de ~ 10x!

Profils de Fe pris à deux endroits distants de 300 μm - la différence de concentration en Fe est de ~ 10x!

Image ionique SIMS de Fe: zone 450 x 450 mm

Image ionique SIMS de Fe: zone 450 x 450 mm

Images d'ions secondaires de Fe dans une feuille CIGS / Steel. Les taches plus claires représentent des concentrations de Fe plus élevées.

Avec une zone de détection SIMS de 25-60 µm, le signal Fe détecté peut ne pas être représentatif de la concentration moyenne en Fe dans l'échantillon.

Solution: grande zone de collecte

Solution: grande zone de collecte

Les profils de Fe recueillis à l'aide d'une zone de collecte de 400 x 400 μm à 3 endroits distincts distants d'environ 1.5 mm montrent une variation significativement moindre (<50%)

Solution: Profils de profondeur d'image de surface et profils de profondeur de zone sélectionnée

Solution: Profils de profondeur d'image de surface et profils de profondeur de zone sélectionnée

Les profils de profondeur d'image SIMS indiquent la concentration totale en Fe d'une zone de collecte de données 450 x 450 μm.

Le profil de profondeur de la zone sélectionnée de la zone 1 et de la zone 2 (50 x 50 μm) illustre la raison de la variation importante de la concentration en Fe souvent observée dans les profils SIMS classiques.

RÉSUMÉ

On observe souvent que la distribution latérale du Fe dans le CIGS / feuille d'acier n'est pas uniforme. Une analyse régulière du profil SIMS peut donc ne pas fournir un échantillonnage représentatif.
Il a été démontré que l'utilisation d'une grande zone de collecte réduit considérablement la variation d'emplacement à emplacement, fournissant un échantillonnage plus représentatif de la concentration moyenne de Fe dans l'échantillon.

Les profils de profondeur d'image SIMS sur de grandes surfaces fournissent non seulement une grande zone de collecte de données, mais également des images ioniques montrant la distribution latérale des impuretés. Les profils de profondeur peuvent être reconstruits après analyse pour permettre la variation des impuretés à différents endroits.

Pour activer certaines fonctionnalités et améliorer votre expérience avec nous, ce site stocke des cookies sur votre ordinateur. Veuillez cliquer sur Continuer pour donner votre autorisation et supprimer définitivement ce message.

Pour en savoir plus, consultez notre Politique de confidentialité.