CdTe 薄膜PV–アプリケーションディスカッション

アプリケーションノート

CdTe薄膜PVは主薄膜の一つ 太陽光発電技術 商品化されています。 CdTeは、太陽スペクトルとよく一致する直接バンドギャップ、高い吸収係数、n型とp型の両方にドープすることができる能力、および低コストで大規模製造のために働くことができるプロセスという利点を有する。

CdTe薄膜PVを改良するための主な分野は、セル効率およびモジュール効率である。 材料のキャラクタリゼーション 使用して 表面分析 メソッドは、効率改善の研究開発をサポートするために使用できます。

薄膜構造

上に示したCdTe薄膜PVデバイス構造の代表的な回路図は、表面分析に役立つ方法のいくつかを示しています。

回路図の左側に、階層構造があります。 光はガラス基板(回路図の下部)、TCO(透明導電性酸化物)、薄い(50-150 nm)CdS膜を通り抜け、厚い(2-8µm)CdTe層に吸収されます。孔対が形成される。 CdS / CdTeヘテロ接合によって形成されたp / n接合は、TCOおよびCdTe表面上に形成された金属接点によって収集される電子と正孔とを分離する空乏領域を形成する。 CdS層およびCdTe層は多結晶粒で構成されており、その結果、テクスチャード加工または粗い界面が得られる。 熱処理は、層間の拡散(例えばS)を引き起こすか、または新しい元素(例えばCl含有アニール工程からのCl、金属接点からのCu)を導入する可能性があり、それはデバイス性能にとって有害で​​ある場合もあればそうでない場合もある。 金属接点およびそのCdTeとの界面は、金属接点が追加される前のCdTeの表面化学に特に敏感である。 さらに、金属コンタクト、TCO、およびCdTeのドーピングに使用される広範囲の可能な材料があり、それらはすべてデバイス効率を改善するために使用され得る。

回路図の右側で、ソーダライムガラスをガラス基板に使用すると、NaやFeなどの不純物がデバイスに拡散する可能性があることがわかります。 この不純物拡散は、によって測定することができる。 SIMS.

ガラス基板は、SnOなどのTCO層を有する。2:F、ITO(イン2O3基板表面とCdS層との間には、Sn)、またはZnO:Alが含まれる。 TCOは、SnOのような酸化物などの高抵抗バッファ層を含むことができる。2、で2O3、Ga2O3、ITO、またはZnO。 この材料の位相は次のように測定できます。 XRD そして厚さはと測定することができます XRR。 これらの層の組成は、以下のような様々な技術で測定することができる。 RBS 影響により (例:XPS。 加速環境試験によるこれらの層の相または組成の変化もこれらの技術で決定することができる。 CdS堆積前のTCOの表面組織は、次のように測定できます。 AFM.

薄いCdS層は通常、化学浴工程によって堆積される。 相、組成および厚さ、ならびに不純物は、XRD、XPS、RBS、XRR、およびSIMSによって決定することができる。 表面性状はAFMで測定できます。 欠陥は以下によって分析することができます。 / EDS

厚いCdTe層は様々な方法で堆積されるが、全ての場合において多粒子構造である。 GDMS CdTe原料粉末または顆粒中の不純物を定量的に測定するために使用することができる。 GDMSは、CdおよびTe原料中の不純物も測定できます。 これらの不純物には、望ましくないカウンタードーパント、空乏領域で電子 - 正孔再結合を引き起こす元素、または集電を妨げる構造欠陥の一因となり得る元素が含まれ得る。 Cl含有熱処理は粒子構造を変化させる。 XRDは、熱処理の前後にCdTeおよびCdSの構造相を決定することができる。 SEM 影響により TEM 熱処理前後のCdTe / CdS界面に関する構造情報を提供することができる。 SIMSは、CdTe層中のドーパントおよび不純物の定量的測定を提供することができる。 CdTe表面は粗い(テクスチャ)ので、SIMSプロファイルを得る前にCdTe表面を研磨することによってSIMSプロファイルの精度を向上させることができる。 これはまた、CdSからCdTeへのS拡散プロファイルを測定するのにも役立つ。 金属コンタクトを形成する前のCdTe層の表面組織は、AFMによって測定することができる。 金属接触前のCdTeの表面化学(例えば、Te結合)は、XPSによって測定することができ、そして TOF-SIMS 表面化学も提供することができます。

金属接点は通常、デバイス内に拡散するCuを含む。 Cuの量およびデバイス内のその位置は、デバイス性能にとって有益であるかまたは有害であり得る。 Cuプロファイルは、装置を通してSIMSによって測定することができる。 金属接点とCdTeとの間の界面は、STEM / EDSおよびFE − AES(単一のCdTe粒子を通るプロファイルについて)によって分析することができる。 例えばCuドープグラファイトペースト、Cu / Au、Cu / Mo、Cu / ITO、およびZnTe:Cuを含む、接触に対する様々なアプローチがある。 金属接点の組成、厚さ、および相は、RBS、XRR、XRD、XPSなどのさまざまな手法で分析できます。 AES.

モジュールには、通常、ある種のカプセル化材料が使用されています。これは、次の方法で分析できます。 GCMS 影響により FTIR.

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