Atomsondentomographie Studien über die Cu (In, Ga) Se<sub&gt; 2</sub&gt; Grain Boundaries

Zusammenfassung

In dieser Arbeit beschreiben wir die Verwendung der Atom-Sonde Tomographie Technik für die Untersuchung der Korngrenzen der Absorberschicht in einer CIGS-Solarzelle. Ein neuartiger Ansatz, um die Atomsonde Tipps, die das gewünschte Korngrenzen mit einer bekannten Struktur vorzubereiten ist auch hier vorgestellt.

Zusammenfassung

Im Vergleich zu den existierenden Techniken ist Atomsondentomographie eine einzigartige Technik in der Lage, chemisch zu charakterisieren die internen Schnittstellen im Nanobereich und in drei Dimensionen. Tatsächlich besitzt APT hohe Empfindlichkeit (in der Größenordnung von ppm) und hohe räumliche Auflösung (sub nm).

Erhebliche Anstrengungen wurden hier, um eine APT Spitze, die das gewünschte Korngrenzen mit einer bekannten Struktur enthält vorzubereiten getan. Tatsächlich ortsspezifische Probenvorbereitung mit kombinierten konzentriert-Ionen-, Elektronen Backscatter Beugung und Transmissions-Elektronenmikroskopie wird in dieser Arbeit vorgestellt. Diese Methode ermöglicht es ausgewählt Korngrenzen mit einer bekannten Struktur und Lage in Cu (In, Ga) Se _{2-Dünnschichten} durch Atomsondentomographie untersucht werden.

Schließlich diskutieren wir die Vor-und Nachteile der Verwendung des Atomsondentomographie Technik, um die Korngrenzen in Cu (In, Ga) Se _{2-Dünnschicht-Solarzellen} zu studieren.

Einleitung

Dünnschicht-Solarzellen auf der Chalkopyrit-strukturierten Verbindungshalbleiter Cu (In, Ga) Se ₂ (CIGS) als Absorbermaterial Basis haben in der Entwicklung für mehr als zwei Jahrzehnten wegen ihrer hohen Effizienz, Strahlungshärte, langfristig stabile gewesen Leistung und niedrigen Produktionskosten ^1-3. Diese Solarzellen mit nur wenig Materialverbrauch aufgrund der guten optischen Eigenschaften des CIGS Absorberschicht, nämlich eine direkte Bandlücke und einen hohen Absorptionskoeffizienten ^1,2 hergestellt werden. Absorber Filme von nur wenigen Mikrometern Dicke ausreichend sind, um eine hohe Photostrom zu erzeugen. Da die Dif....

Protokoll

Ein. CIGS Layer Deposition

1. Sputter-Kaution von 500 nm Molybdän (Rückkontaktschicht) auf einer 3 mm dicken Kalk-Natron-Glas-Substrat (SLG).
2. Co-verdampfen 2 um der CIGS in einem mehrstufigen Inline CIGS-Prozess ^24. Die erhaltenen CIGS-Schicht auf Mo Rückkontakt aufgebracht ist in Abbildung 1 dargestellt.
3. Messen Sie die integrale Zusammensetzung der CIGS-Schicht durch Röntgenfluoreszenz (RFA). Das erhaltene CIGS Zusammensetzung ist in Tabelle 1 gezeigt.

2. Ortsspezifische Samples Fabrication für APT Analysis

1. Schneiden Sie ein TEM Mo Netz in zwei Hälf....

Ergebnisse

Abbildung 3 zeigt eine Seitenansicht (xz Scheibe) elementarem Karte der zufälligen high-angle GB (HAGB) 28,5 ° - <511> _Cub in Abbildung 2 durch ortsspezifische Herstellungsverfahren ausgewählt. Co-Segregation von Na, K und O bei einer CIGS HAGB direkt abgebildet mit APT. Diese Verunreinigungen wahrscheinlich aus dem SLG Substrat in die Absorberschicht eindiffundiert während der Abscheidung der CIGS-Schicht bei ~ 600 ° C

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Diskussion

In der aktuellen Arbeit haben wir APT Ergebnisse auf einer zufälligen HAGB in CIGS, eine Verbindung Halbleitermaterial für Photovoltaik-Anwendung vorgestellt. Darüber hinaus haben wir auch gezeigt, dass APT in Verbindung mit komplementären Techniken, wie EBSD und TEM, ein leistungsfähiges Werkzeug, um die Struktur-Zusammensetzung Eigenschaften Beziehung für die CIGS-Solarzellen aufzuklären ist. Leider war die Korrelation zwischen APT und EDX / EELS in TEM nicht möglich, weil erstens hat EDX / EELS nicht ausreichender Au.......