Együtt-párologtatott négykomponensű félvezető vékonyréteg fotovoltaikus célra = Co-evaporated four-component semiconductor thin films for photovoltaics

Bársony, István and Baji, Zsófia and Basa, Péter and Battistig, Gábor and Czigány, Zsolt and Csík, Attila and Dücső, Csaba and Horváth, Zsolt József and Kövér, László and Lábadi, Zoltán and Menyhárd, Miklós and Mizsei, János and Molnár, György and Németh, Ágoston and Plesz, Balázs and Rakovics, Vilmos and Simon, Alíz and Szentpáli, Béla and Timárné Horváth, Veronika and Vad, Kálmán and Zolnai, Zsolt (2013) Együtt-párologtatott négykomponensű félvezető vékonyréteg fotovoltaikus célra = Co-evaporated four-component semiconductor thin films for photovoltaics. Project Report. OTKA.

Preview

PDF 73424_ZJ1.pdf Download (1MB) | Preview

Abstract

A CIGS PV szerkezet kutatásának célja az együtt-párologtatásos előállításnál fellépő folyamatok megismerése; és az n-típusú puffer-réteg létrehozása vákuumtechnikailag zárt ciklusba rendezhető módon. Utóbbit az atomi réteg-leválasztási technika hazai bevezetésével oldottuk meg. Kb. 200 ciklusban Zn-és 2 at% Al prekurzor-technikával Al-mal adalékolt ZnO-rétegek üveg hordozón T= 210-220°C-on reprodukálhatóan kialakíthatók n=1,2•1021cm-3 adalékkoncentrációval, µ= 0.7 cm2/Vs mozgékonysággal ill. ρ≈2 mΩcm (1 ill. 7 mΩcm laterális és normális) vezetőképességgel. A CIGS rétegnövesztést ún. flash-párologtatásos módszerrel és utólagos szelenizációval vizsgáltuk. Ampullában, együttes párologtatással (T=500°C, t=15min) csak kalkopirit összetevők mutathatók ki, a hőkezelés csak a Ga-tartalmat befolyásolja. Az ideális CuIn0,8Ga0,2Se2 összetétel 10-15 perces hőkezeléssel beállítható a szokásos morfológiával, amit konformálisan fed be a kb. 40nm ALD pufferréteg . Üvegen, Mo-elektródra párologtatott (In, Ga) és porlasztott (Cu) fémösszetevők rétegsorrendjének szerepe döntő utólagosan szelenizált rétegszerkezeten. Felpárologtatott Se-forrás hőkezelésével (változó gőznyomáson) vákuumban a szelenizáció nem sikeres, de konstans gőznyomáson (ampullában) tökéletes, ha a fémrétegek sorrendje In, Ga, Cu. | The research on CuInGaSe2 (CIGS) thin film PV structures aimed at understanding of fundamental phenomena at the co-evaporation of the absorber layer; and the development of n-type buffer-layer by an integrable vacuum-method. Latter problem was solved by the adoption of the Atomic Layer Deposition (ALD) technique. In ca. 200 cycles of alternating Zn and ca. 2at% Al precursor pulses Al-doped ZnO layers on glass substrates could be formed reliably at T= 210-220°C with n=1,2•1021cm-3 doping concentration, µ= 0.7 cm2/Vs mobility and ρ≈2 mΩcm (1 vs. 7 mΩcm lateral and normal) resistivity. CIGS layer growth by the "flash-evaporation" method and with the post-selenisation of the metallic precursors was studied. Co-evaporation at T=500°C, t=15min results in solely chalcopyrite components, annealing time affects only the Ga-content in the layer. The composition CuIn0,8Ga0,2Se2 ideal for PV application can be set by an annealing for 10-15 min with the usual morphology, to be covered conformally by the ca. 40nm ALD buffer. The influence of the sequence of evaporated (In, Ga) and sputtered (Cu) metallic components on Mo-coated glass was studied by structural analyses on post-selenized d= 800…1200 nm layers. By the annealing of evaporated Se-source on top in vacuum (i.e. at varying Se vapour pressure) selenization was not successful. At constant vapour pressure (ampoule method) with a metal-layer order of In, Ga, Cu selenization is perfect.

Actions (login required)

Edit Item