Фізичні властивості плівок Cu для тонкоплівкових фотоперетворювачів
У даній роботі представлені результати дослідження фізичних властивостей тонких плівок Cu, отриманих методом відпалу інтерметалічних шарів Cu-In-Ga в комбінованій атмосфері парів сірки і селену в потоці інертного газу. Переваги методу полягають у можливості отримання плівок твердих розчинів Cu (In, Ga) (S, Se) 2 з шириною забороненої зони 1.5 еВ близькою до оптимуму сонячного випромінювання.
прямозонних напівпровідник CuInSe 2 (CIS) і тверді розчини на його основі визнані найбільш перспективними матеріалами для створення сонячних елементів (CЕ) нового покоління - високоефективних тонкоплівкових фотоперетворювачів великої площі. До теперішнього часу ефективність перетворення СЕ з використанням полікристалічної плівки Cu (In, Ga) Se 2 (CIGS) в якості поглинаючого шару досягла 19,2% [1]. CЕ з найбільш високою ефективністю і промислові модулі створені на основі цих матеріалів із співвідношенням [Ga]/([Ga] + [In]) порядку 25-30%, що мають ширину забороненої зони не більше 1.2 еВ [2]. З метою оптимізації властивостей CIGS поглинає шару ведуться дослідження з отримання плівок цих матеріалів з шириною забороненої зони 1.5 еВ, близької до оптимуму сонячного випромінювання. Однак, рішення цього завдання шляхом збільшення концентрації Ga в CIGS шарі пов'язане з погіршенням мікроструктурних характеристик оптично активного шару. Крім того, при використанні методу селенізаціі металевих шарів Cu-In-Ga освіта однофазного з'єднання CuIn x Ga 1-x Se 2 протікає через складні хімічні взаємодії бінарних фаз з різними швидкостями реакції, що приводять до сегрегації галію у підкладки і розділенню CuGaSe 2 і CuInSe 2 фаз [3]. Наслідком цих процесів є формування поглинає шару з небажаним профілем ширини забороненої зони по глибині і зниження ефективності перетворення СЕ. Частково ця проблема вирішується сульфірізаціей синтезованих CIGS шарів. Однак для процесу сульфірізаціі більш характерне утворення в приповерхневій області широкозонного з'єднання CuInS 2 , ніж вирівнювання профілю концентрації галію.
Можливим вирішенням цієї технологічної проблеми є проведення відпалу в комбінованої атмосфері, що містить сірку і селен, в результаті якого синтезується шар твердих розчинів Cu (In, Ga) (S, Se) 2 . Ширина забороненої зони цього матеріалу залежно від складу змінюється в межах 1.0 Вё 2.4 еВ, що надає додаткові переваги варіювання фізичних характеристик поглинає шару. Плівки сполук CIGSS можуть бути отримані досить простим методом відпалу шарів Cu/In/Ga в парах халькогенів S/Se.
У даній роботі представлені результати досліджень фізичних властивостей тонких плівок CIGSS, отриманих відпалом інтерметалічних шарів Cu-In-Ga в комбінованій атмосфері парів сірки і селену в потоці інертного газу N ...
