Infračervená sektrometrie s Fourierovou transformací

Prezentace na téma: "Infračervená sektrometrie s Fourierovou transformací"— Transkript prezentace:

1 Infračervená sektrometrie s Fourierovou transformací
FOTOVOLTAICKÉ ČLÁNKY Odbor materiály a technologie Vývoj materiálů pro FVČ II. generace Amorfní hydrogenizovaný křemík a – Si:H celý článek má tloušťku do ~ 1µ - mnohonásobně nižší spotřeba křemíku účinnost článků 6 – 8% x účinnost dosažená v laboratořích 13% - teoretická hranice nad 20ti % elektrický náboj je generován ve vrstvě a – Si:H a jeho sběr zajišťuje vrstva transparentního vodivého oxidu (TCO) 40 krát větší koeficient absorpce v porovnání s monokrystalickým křemíkem větší šířka zakázaného pásu ΔEg ~ 1.6 eV umožňuje efektivnější absorpci fotonů s vyšší energií. (monokrystal ΔEg ~ 1.12 eV) díky efektivnější absorpci fotonů klesá tloušťka solárního článku a–Si:H vrstvy při jejichž růstu byl silan ředěn vodíkem lépe odolávají fotodegradaci (Staebler – Wronski efekt) Děje probíhající uvnitř FV článku Transparentní vodivý oxid ZnO:Al / ZnO:Ga Sluneční záření je tvořeno fotony různých vlnových délek. Fotovoltaické přeměny se účastní jen ty z nich, které mají energii větší než je zakázaný pás polovodiče (1,14 eV pro křemík). Fotony s dostatečnou energií mohou excitovat elektron z valenčního do vodivostního pásu. PN přechod rozděluje elektrony a díry, které jsou odváděny do vnějšího obvodu. Antireflexní krycí vrstva ZnO:Al (TCO) – svrchní elektroda Si – p typ vodivosti Si – vlastní polovodič Si – n typ vodivosti ZnO:Al (TCO) – zadní reflektor Al nebo Ag kontakt Proud fotonů polovodičový oxid n-typu s přímým přechodem zakázaného pásu šířka zakázaného pásu ~ 3,3 eV dosažitelná nízká rezistivieta ρ = 10-4 až 10 Ωcm propustnost ~ 90 % atomy Al zabudovány v substitučních polohách hexagonální krystalové mříže Technologie vytváření tenkých vrstev a-Si:H a (TCO) Struktura vrstev Fyzikální depozice (PVD) – magnetronové naprašování Studium mikrostruktury pomocí rentgenové difrakce vytváření materiálů vysoké čistoty s výbornou přilnavostí řízení epitaxie a orientace růstu krystalitů (textury) vysoká depoziční rychlost velmi dobrá reprodukovatelnost strukturních , elektrických a optických vlastností připravovaných vrstev prvkové a fázové složení materiálu stav krystalografického uspořádání (monokrystalické, polykrystalické, amorfní) velikost oblastí koherentního rozptylu rtg záření (velikost krystalitů a zrn) určení mikrodeformací a mřížkových napětí přednostní orientace krystalitů (textura) vysokoteplotní fázové transformace Záznam jemnozrnného materiálu – práškový ZnO Práškový difraktometr X´Pert PRO Plazmochemická depozice z plynné fáze (PECVD) řízení atmosféry procesu vede k růstu vrstev požadované mikrostruktury nízká teplota depozice (150 – 500°C) umožňuje použití substrátů s nízkou teplotou tání jako je hliník nebo organické polymery. Optické vlastnosti Infračervená sektrometrie s Fourierovou transformací (FTIR) Transmisní a řádkovací elektronová mikroskopie a elektronová difrakce identifikace vazeb mezi křemíkem a vodíkem určení koncentrace vodíku vázaného ve struktuře informace o kompaktnosti materiálu případně dutinách využití elektronové difrakce a prvkové analýzy při charakterizaci fázového složení vrstev zobrazení struktury vytvořených materiálů SiH SiH2 symetrické valenční vibrační módy H H Vliv struktury na elektrické a optické vlastnosti TCO Si s rostoucím biaxiálním napětím vneseným do materiálu během depozice narůstá rezistivita ZnO:Al vrstev zároveň s rostoucím biaxiálním napětím klesá šířka zakázaného pásu Eg UV-VIS Spektrofotometrie měření transmitance (propustnosti), absorbance a reflektance pro viditelné spektrum a blízké infračervené délky v rozsahu λ = 400 – 1100 nm charakterizace defektů v tenkých vrstvách amorfního a mikrokrystalického křemíku metodami optické spektroskopie Použité zdroje: