F的代表性抽样e 在CIGS,太阳能电池使用大面积SIMS,成像深度剖面

应用笔记

引言

诸如Fe,Ni和Cr之类的杂质会对CIGS的性能产生不利影响 太阳能电池。 因此,了解杂质浓度如何从表面位置到位置变化很重要。 铁 污染 对于钢基板上的CIGS来说是一个常见问题。 SIMS 通常用于确定不同位置(XY)的Fe浓度和均匀度。

通常观察到CIGS /钢基材中Fe的横向分布是不均匀的。 因此,使用典型的SIMS分析条件收集的铁数据可能会由于无代表性的采样而产生误导。 需要一种更好的SIMS采样方法来解决此问题。

SIMS实验

主要的氧离子束(O.2+)用于CIGS中Fe的SIMS分析。 聚焦主光束的光斑尺寸为~15至20μm。 主光束在正方形区域上光栅化,通常宽度为200-250μm。

二次离子(Fe+)收集从光栅区域的中心部分产生的。 在SIMS仪器中,可以使用EM,FC或离子图像检测二次离子。

 

从光栅区域的中心部分产生的二次离子(Fe +)被收集。 在SIMS仪器中,可以使用EM,FC或离子图像检测二次离子。

 

 

结果 - 在CIGS / STEEL FOIL中的FE

结果 - 在CIGS / STEEL FOIL中的FE

在典型的SIMS分析条件下,数据收集区域为~25μm(直径),Fe浓度通常在不同位置之间显示出较大的变化。

从两个相距300μm的位置取得的Fe分布 -  Fe浓度的差异为~10x!

从两个相距300μm的位置取得的Fe分布 - Fe浓度的差异为~10x!

Fe:450 x 450 mm区域的SIMS离子图像

Fe:450 x 450 mm区域的SIMS离子图像

CIGS /钢箔中Fe的二次离子图像。 较亮的斑点代表较高的Fe浓度。

SIMS检测区域为25-60μm,检测到的Fe信号可能无法代表样品中的平均Fe浓度。

解决方案:大型收集区

解决方案:大型收集区

使用400 x 400μm的收集区域在三个单独的位置(相距约3 mm)收集的铁剖面显示出明显更少的变化(<1.5%)

解决方案:大面积图像深度剖面和选定区域深度剖面

解决方案:大面积图像深度剖面和选定区域深度剖面

SIMS图像深度剖面显示来自450 x450μm数据收集区域的总Fe浓度。

来自区域1和区域2(50 x50μm)的选定区域深度剖面说明了在常规SIMS剖面中经常观察到的大的Fe浓度变化的原因。

概要

经常观察到CIGS /钢箔中Fe的侧向分布不均匀。 因此,常规的SIMS配置文件分析可能无法提供代表性的采样。
示出了使用大的收集区域来显着减少位置到位置的变化,从而提供了样品中平均铁浓度的更具代表性的采样。

大面积SIMS图像深度剖面不仅提供大的数据采集区域,还提供显示杂质横向分布的离子图像。 可以在分析之后重新构建深度剖面,以提供不同位置处的杂质变化。

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