Atom Probe tomografias no Cu (In, Ga) Sé<sub&gt; 2</sub&gt; Contornos de grão

Resumo

Neste trabalho, nós descrevemos o uso da técnica de tomografia por sonda átomo para estudar os limites dos grãos da camada de absorção de uma célula solar de CIGS. Também é apresentada uma nova abordagem para preparar as pontas das sondas que contêm o átomo de limite de grão desejado, com uma estrutura conhecida aqui.

Resumo

Em comparação com as técnicas existentes, um átomo de tomografia sonda é uma técnica única capaz de caracterizar quimicamente as interfaces internas em nanoescala e em três dimensões. Com efeito, o APT possui uma elevada sensibilidade (da ordem de ppm) e uma elevada resolução espacial (sub nm).

Esforços consideráveis ​​foram feitas aqui para preparar uma dica APT que contém o contorno de grão desejado com uma estrutura conhecida. De fato, a preparação da amostra site-specific usando combinado focada-ion-beam, difração de elétrons backscatter, e microscopia eletrônica de transmissão é apresentada neste trabalho. Este método permite contornos de grãos selecionados com uma estrutura conhecida e localização em Cu (In, Ga) Se ₂ thin-metragens a serem estudadas por átomo tomografia sonda.

Finalmente, discutimos as vantagens e desvantagens de usar a técnica de tomografia átomo sonda para estudar os limites de grão em Cu (In, Ga) Se ₂ células solares de película fina.

Introdução

Células solares de filme fino baseados na calcopirita-estruturado composto semicondutor Cu (In, Ga) Se ₂ (CIGS) como material absorvedor de ter estado em desenvolvimento há mais de duas décadas por causa de sua alta eficiência, dureza radiação, a longo prazo estável desempenho e baixo custos de produção ^1-3. Estas células solares pode ser fabricada só com pouco consumo de material, devido às propriedades ópticas favoráveis ​​da camada de CIGS absorvente, ou seja, um bandgap directa e um elevado coeficiente de absorção de ^1,2. Filmes Absorber de apenas alguns micrómetros de espessura são suficientes para gerar uma alta fotocorren....

Protocolo

1. CIGS Layer Deposition

1. Sputter-depósito de 500 nm de molibdênio (back camada de contato) sobre um substrato de vidro de soda cal espessura 3 mm (SLG).
2. Co-evaporar 2 mM de CIGS em um processo de vários estágios em linha CIGS ^24. O CIGS obtidos camada depositada sobre Mo contacto traseira é mostrado na Figura 1.
3. Medir a composição integral da camada CIGS por raios-X espectrometria de fluorescência (FRX). A composição CIGS obtido é apresentado na Tabela 1.

2. Site-specific amostras Fabricação de Análise APT

1. Cortar uma grelha TEM Mo em duas metades ....

Resultados

A Figura 3 mostra uma vista lateral (xz fatia) mapa elementar do aleatória GB maior ângulo (HAGB) 28,5 ° - <511> _filhote seleccionada na Figura 2 pelo método de preparação específica do local. Co-segregação de Na, K e S em um CIGS HAGB está diretamente mapeada usando APT. Estas impurezas provavelmente difundido para fora do substrato SLG na camada absorvente durante a deposição da camada de CIGS em ~ 600 ° C.

A Figura 4a mos.......

Discussão

No presente trabalho, apresentamos os resultados do APT em um HAGB aleatório no CIGS, um material semicondutor composto usado para aplicação fotovoltaica. Além disso, também têm demonstrado que o APT em conjunto com técnicas complementares, tais como EBSD e MET, é uma ferramenta poderosa para elucidar a relação estrutura-propriedades composição para as células solares CIGS. Infelizmente, a correlação entre o APT e EDX / enguias em MET não era possível porque, em primeiro lugar, EDX / ENGUIAS não tenha uma resolução sufi.......