短絡電流密度と光発光を高めるクローズスペース昇華堆積超薄型CdSeTe/CdTe太陽電池

テルル化カドミウム吸収剤へのセレンカドミウムテルライドの添加は、太陽光発電効率の改善に大きく役立ちます。超薄型層による効率の向上と材料の節約により、太陽光発電と再生可能エネルギーの開発が進みます。インラインクローズスペース昇華堆積またはCSSの主な利点は、近接スペース昇華が高速であり、自動堆積がデバイス間で再現性を保証することです。

密空間昇華は太陽電池のためのフィルム吸収剤の沈着の問題の1つに対処する。課題は、薄膜を堆積させるのがかなり遅くなる可能性があるため、近接スペース昇華により、より速い速度でそれを行い、1日でより多くの太陽電池を製造することができます。この蒸着法は、大気暴露が望ましくないという点で他の薄膜堆積にも非常に有用である。

他の製造システムと同様に、経験豊富なユーザーからの初期の監視は非常に推奨されます。これらの二層吸収体の太陽光発電装置の製造には多くのステップが必要となるため、各段階後のサンプルの可視化は、どの視覚膜の品質が必要かを理解するために重要である。ハンドヘルドエアブロアを使用して、永久的なマーカーでマークされたきれいな透明な導電性酸化物被覆基板からほこり粒子を穏やかに除去し、一対のゴム製チップピンセットを使用して、きれいな基板をサンプルホルダーに透明な導電性酸化物側にロードします。

ロードロックドアを閉じた状態で、ロードロック圧力計が5倍以下の10未満を負の2トルに読み込み、ロードロックポンプをオフにするまで、ロードロックをポンプダウンします。負荷ロックゲートを開き、サンプルがシャッター付きのカソードの上に座るように、手動で転送アームを挿入する前に圧力が平準化されるのを待ちます。タイマーに必要なデポジション時間を設定し、シャッターを手動で開くとタイミングを開始します。

タイマーがオフになるとすぐにシャッターを閉じ、ロードロックゲートを閉じてサンプルをアンロードする前に転送アームを完全に引き込みます。酸化マグネシウムの蒸着率を得るには、メタノールに浸した綿製のチップアプリケータを使用して、検証サンプルからマーカーを取り除き、プロフィロメーターで厚さを測定します。吸収体層の接近空間昇華のために、適切な材料昇華のための温度差を付けて、堆積システムの上と下のソースを設定します。

ハンドヘルドエアブロアを使用して、きれいな酸化亜鉛マグネシウムと透明な導電性酸化物被覆基板からほこり粒子を静かに取り除き、クリーンな基板をサンプルホルダーの酸化亜鉛マグネシウム側にロードします。ロードロックドアを閉めた後、ロードロックを開き、ロードロックを下ろします。ポンピングダウンしながら、カドミウムテルライドの証人サンプルの堆積レシピを予熱源で110秒のドウェルタイムに設定し、ガラスを摂氏約480度に上げます。 テルル化カドミウムのテルル化カドミウム源で110秒、多結晶カドミウムテルル化物のパッシベーション用塩化カドミウム源で180秒、アニール源で240秒を吸収剤に駆動する、冷却源で300秒。

ロードロックが40ミリトール以下にポンプで送られたら、ゲートバルブを開き、ソフトウェアで堆積レシピを開始します。転送アームは、完了時にホームポジションに戻るプリセット位置に自動的に移動します。堆積が完了したら、負荷ロックを大気に通し、ロードロックドアを開けます。

サンプルが冷たく取り扱えるまで冷めたら、糸くずのない布で取り出します。脱イオン水を使用して、フィルム表面から目に見える塩化カドミウム残渣を段階的なビーカーにリンスし、圧縮窒素でフィルムを乾燥させます。次に、カミソリの刃を使用して、カドミウムテルル化物材料の小さな領域を基板から削り取り、表面プロフィルメータを使用してテルル化カドミウム膜の厚さを測定して堆積速度を決定します。

負荷ロック圧が40ミリトール以下の場合は、ソフトウェアでbakeoffレシピを実行します。ベイクオフが完了したら、カドミウムセレンテルル化物のサンプルの堆積レシピを設定して厚さを確立します。予熱源で140秒のデュエルタイムを設定し、ガラスを約540度に上げ、セレンテルライドカドシウムの300秒をテルル酸カドミウムの堆積源で300秒、冷却源で300秒にします。

負荷ロック圧力が40ミリトール以下に達したら、堆積レシピを実行します。カドミウムセレンテルライドフィルムの堆積が完了したら、冷却したサンプルをリントフリークロスでアンロードし、材料の小さな部分を掻き落とし、前述のようにプロフィロメーターでセレンテルライド堆積率を決定します。1.5ミクロンの単一のカドミウムテルル化物吸収剤を製造するために、テルル化カドミウム堆積速度と、超薄吸収剤用に最適化された塩化カドミウム処理に基づいて堆積レシピを設定します。

110秒の予熱ドウェル時間、60秒のカドミウムテルライドドウェル時間、150秒の塩化カドミウムドウェルタイム、240秒のアニール時間、および300秒の冷却時間を使用してください。負荷ロック圧が40ミリトール以下になったら、ロードロックゲートバルブを開いて開始を選択します。プログラムは、冷却ステップの完了時に、選択した堆積レシピをホームポジションに戻して自動的に実行します。

0.5ミクロンのカドミウムセレンテルル化物と1.0ミクロンのカドミウム二重層吸収剤を製造するには、 140秒の予熱ドウェル時間、231秒のカドミウムセレンテルルドウェル時間、50秒のカドミウムテルライドドウェル時間、150秒の塩化カドミウムドウェル時間、240秒のアニール時間で吸収体堆積率に基づいて堆積レシピを設定します。、および300秒の冷却時間。負荷ロック圧力が40ミリトール以下に達したら、堆積レシピを実行します。次に、サンプルをレシピの完了時にアンロードし、サンプル冷却を実例どおりに行います。

上下のソースが動作温度に達したら、サンプルホルダーにサンプルをロードし、各位置の堆積時間に設定されたタイマーに応じて、転送アームを予熱塩化銅およびアニール位置に順次移動します。このプロトコルの銅のレシピは、1.5ミクロンデバイス用に最適化されています。最終タイマが消えたら、手動で転写アームをホームポジションに戻し、ロードロックゲートバルブを閉じます。

薄いテルルの蒸発堆積のために、サンプルフィルム側をサンプルホルダーに下にロードし、チャンバートップを閉じます。レバーを手動で粗い位置に移動します。圧力が10ミリトールを下回ったら、レバーを前通の位置に戻し、圧力の瞬間的なスパイクが解決されるまで約30秒待ってから高真空バルブを開きます。

チャンバー圧力リーダーが基づいているとき、10倍の正しい堆積圧力にマイナス5トルに達している。電源スイッチをオンにし、シャッターを開き、現在のコントロールを上げてデポジションを開始します。水晶クリスタルモニタディスプレイに希望するテルルの厚さが表示されたら、電流を素早く同時にゼロにし、電源スイッチをオフにしてシャッターを閉めます。

塗料バックコンタクトを適用する前に、バックコンタクト溶液を振って完全な混合を確実にします。サンプルに溶液をスプレーして、ゆっくりと横運動をして、均一なニッケルの背の接触をサンプルに塗布します。バックコンタクトを少し乾燥させた後、完全なカバレッジのために必要な回数だけアプリケーションを繰り返します。

薄膜構造を電気的に接触可能な装置に仕上げるには、金属マスクに装填されたサンプルをグローブボックスに入れ、サイフォンホースを使用して、ガラスビーズの媒体をサンプルのマスクされていない部分に塗布します。2 番目のマスクでアプリケーションを繰り返し、線引きが完了すると、サンプル上に 5 % 5 パターンで 25 個の小面積の正方形のデバイスが表示されるようにします。次に、脱イオン水に浸した綿の先端アプリケータでサンプルのフィルム側を洗浄します。

完成したデバイスの電気的測定における横抵抗を最小限に抑えるために、インジウムはんだ付きのデバイス間のグリッドパターンをはんだ付けします。テルルライドの薄いカドミウム吸収剤にテルルライドカドミウムを添加することで、光発光度の向上と長い時間の分解光発光減衰寿命によって実証される優れた吸収材品質を通じてデバイスの効率が向上します。また、短絡電流密度が高いほど、効率が向上します。

電流密度軸に沿った光電流密度電圧曲線の下方シフトは、最もパフォーマンスの高い単一テルル化物吸収装置に比べて最もパフォーマンスの高い二層吸収装置のための短絡電流密度の増加に対応する。テルル化カドミウムおよびカドミウム・セレンテルル化物デバイスの量子効率測定は、二層デバイスの長波長範囲における追加の光子変換を示し、そのデバイスの短絡電流密度の増加を裏付ける。テルル化カドミウムの厚さ比に対するセレンカドミウムの最適化の重要性は、電流密度電圧結果の比較によって実証されています。

0.5~1.0ミクロン比と1.25~0.25ミクロン比のデータは、後者の非最適なデバイスの有意なキンクを示し、その結果、太陽光発電効率の低下を示しています。覚えておくべき最も重要なことは、カドミウムセレンテルルライドとテルル酸カドミウムの間の厚さ比は、立派なデバイスの性能のために不可欠であり、各二重層吸収剤の厚さのために最適化されるべきであるということです。この手順に従って、追加の材料層を二重層の後に堆積し、電子反射器として作用させることができる。

この層を導入することで、カドミウムテルル化物ベースのデバイスにおける電圧欠損障害を最小限に抑えることができます。二重太陽電池にセレンテルライドカドミウム合金を組み込むことは、太陽電池だけでなく、その合金の特性を他の太陽光発電用途に開発するのに役立っています。カドミウム化合物は危険な場合があります。

このような化合物を使用する場合、フィルムの残留物をすすいす使用する場合は、手袋、ラボコートを着用し、適切な手順を使用して有害廃棄物を処分することが重要です。