Estudios de tomografía sonda atómica en el Cu (In, Ga) de Se<sub&gt; 2</sub&gt; Los límites de grano

Resumen

En este trabajo, se describe el uso de la técnica de tomografía átomo-sonda para el estudio de los límites de grano de la capa absorbente en una célula solar CIGS. Un enfoque novedoso para preparar las puntas de las sondas que contienen el átomo de límite de grano deseado con una estructura conocida también se presenta aquí.

Resumen

En comparación con las técnicas existentes, tomografía de sonda atómica es una técnica única capaz de caracterizar químicamente las interfaces internas en la nanoescala y en tres dimensiones. En efecto, APT posee una alta sensibilidad (en el orden de ppm) y alta resolución espacial (sub nm).

Considerables esfuerzos se realizaron para preparar una punta APT que contiene el límite de grano deseado con una estructura conocida. De hecho, el sitio específico de preparación de la muestra usando combinado centrado-ion-beam, retrodispersión de difracción de electrones y microscopía electrónica de transmisión se presenta en este trabajo. Este método permite a los límites de los granos seleccionados con una estructura conocida y su ubicación en Cu (In, Ga) Se ₂ películas delgadas para ser estudiados mediante tomografía sonda atómica.

Por último, se discuten las ventajas y desventajas de la utilización de la técnica de la tomografía átomo sonda para estudiar los límites de grano en Cu (In, Ga) células solares de película delgada se _2.

Introducción

Las células solares de película delgada basadas en el semiconductor compuesto calcopirita-estructurada Cu (In, Ga) Se ₂ (CIGS) como material absorbente han estado en desarrollo durante más de dos décadas, debido a su alto rendimiento, resistencia a la radiación, estable a largo plazo rendimiento y bajos costos de producción ^1-3. Estas células solares se pueden fabricar con sólo poco consumo de material debido a las favorables propiedades ópticas de la capa absorbente CIGS, a saber, una banda prohibida directa y un alto coeficiente de absorción de ^1,2. Absorber películas de sólo unos pocos micrómetros de espesor son suficientes p....

Protocolo

1. CIGS capa de deposición

1. Pulverización catódica de depósito 500 nm de molibdeno (regreso capa de contacto) sobre un sustrato de 3 mm de espesor de vidrio de soda de lima (SLG).
2. Co-evaporar 2 micras de CIGS CIGS en un proceso de múltiples etapas en línea ^24. Los CIGS obtenidos capa depositada en el contacto posterior Mo se muestra en la Figura 1.
3. Medir la composición integral de la capa CIGS por espectrometría de fluorescencia de rayos X (XRF). La composición CIGS obtenido se muestra en la Tabla 1.

2. Sitio específico de muestras de fabricación para el Anális....

Resultados

La figura 3 muestra una vista lateral (xz rebanada) mapa elemental de la alta aleatoria GB-ángulo (HAGB) 28,5 ° - <511> _cachorro seleccionado en la Figura 2 por el método de la preparación del sitio-específica. Co-segregación de Na, K y O en una CIGS HAGB se asigna directamente usando APT. Estas impurezas más probable difunden fuera del sustrato SLG en la capa absorbente durante la deposición de la capa CIGS a ~ 600 ° C.

La figura 4a.......

Discusión

En el presente trabajo, hemos presentado los resultados de la APT en un HAGB azar en CIGS, un material semiconductor compuesto utilizado para aplicaciones fotovoltaicas. Además, se ha demostrado también que la APT, junto con las técnicas complementarias, como EBSD y TEM, es una poderosa herramienta para dilucidar la estructura y propiedades de la composición la relación para las células solares CIGS. Desgraciadamente, la correlación entre la APT y EDX / EELS en TEM no era posible porque en primer lugar, EDX / EELS no ti.......