Atom Probe Studi tomografia sul Cu (In, Ga) se<sub&gt; 2</sub&gt; Bordi di grano

Sommario

In questo lavoro, si descrive l'uso della tecnica tomografia atomo-sonda per studiare i bordi grano dello strato assorbitore in una cella solare CIGS. Un nuovo approccio per preparare le punte della sonda atomo contenenti il ​​bordo di grano desiderata con una struttura nota è anche presentato qui.

Abstract

Rispetto alle tecniche esistenti, atomo sonda tomografia è una tecnica unica in grado di caratterizzare chimicamente le interfacce interne alla nanoscala e in tre dimensioni. Anzi, APT possiede elevata sensibilità (dell'ordine di ppm) e ad alta risoluzione spaziale (sub nm).

Notevoli sforzi sono stati fatti qui per preparare una punta APT che contiene il bordo di grano desiderato con una struttura nota. Infatti, site-specific di preparazione del campione utilizzando in combinazione concentrata di litio-beam, electron backscatter diffrazione, e microscopia elettronica a trasmissione viene presentato in questo lavoro. Questo metodo permette di bordi di grano selezionate con una struttura nota e la posizione in Cu (In, Ga) Se _due film sottili per essere studiati da tomografia atomo sonda.

Infine, discuteremo i vantaggi e gli svantaggi di usare la sonda tecnica di tomografia atomo di studiare i bordi di grano in Cu (In, Ga) Se ₂ celle solari a film sottile.

Introduzione

Celle solari a film sottile basati sulla calcopirite strutturato semiconduttori composti di Cu (In, Ga) Se ₂ (CIGS) come il materiale assorbitore sono in fase di sviluppo per più di due decenni a causa della loro elevata efficienza, resistenza alla radiazione, stabile a lungo termine prestazioni e bassi costi di produzione ^1-3. Queste celle solari possono essere fabbricate con solo poco consumo di materiale a causa delle proprietà favorevoli ottiche dello strato assorbitore CIGS, ovvero un bandgap diretto e un elevato coefficiente di assorbimento ^1,2. Film assorbitore di pochi micrometri di spessore sono sufficienti a generare u....

Protocollo

1. CIGS Layer Deposition

1. Polverizzazione catodica-deposito 500 nm di molibdeno (back strato di contatto) su una soda lime substrato di vetro di spessore di 3 mm (SLG).
2. Co-evaporare 2 micron di CIGS in CIGS inline processo multistadio ^24. Le CIGS ottenuti strato depositato sul Mo contatto retro è mostrato in Figura 1.
3. Misurare la composizione integrale di strato CIGS per fluorescenza a raggi X spettrometria (XRF). La composizione CIGS ottenuto è mostrato in Tabella 1.

2. Site-specific Campioni Fabrication per analisi APT

1. Tagliare una griglia TEM Mo....

Risultati

La figura 3 mostra una vista laterale (xz slice) mappa elementare del casuale ad alto angolo GB (HAGB) 28.5 ° - <511> _cucciolo selezionato nella figura 2 con il metodo di preparazione del sito-specifica. Co-segregazione di Na, K e O in una CIGS HAGB viene mappato direttamente usando APT. Queste impurità più probabile diffusi del substrato SLG nello strato assorbitore durante la deposizione dello strato di CIGS a ~ 600 ° C.

La Figura .......

Discussione

Nel presente lavoro, abbiamo presentato i risultati APT su un HAGB casuale in CIGS, un materiale semiconduttore composto utilizzato per applicazioni fotovoltaiche. Inoltre, abbiamo anche dimostrato che l'APT in combinazione con tecniche complementari, come EBSD e TEM, è un potente strumento per chiarire le proprietà di struttura-composizione relazione per le celle solari CIGS. Purtroppo, la correlazione tra APT e EDX / EELS in TEM non era possibile perché in primo luogo, EDX / EELS non ha una risoluzione sufficiente.......