Células solares ultrafinas de sublimação de curto espaço depositadas em cdSete/cdte para densidade de corrente de curto-circuito aprimorada e fotoluminescência

A adição de súmulo de selênio de cádmio aos absorventes de cádmio é significativa para melhorias para eficiências fotovoltaicas. Maiores eficiências e economias de materiais com camadas ultra finas avançam no desenvolvimento de energia fotovoltaica e renovável. As principais vantagens da deposição automatizada de sublimação em espaço próximo ou CSS é que a sublimação de espaço próximo é rápida e a deposição automatizada garante a reprodutibilidade entre dispositivos.

A sublimação em espaço próximo aborda um dos desafios na deposição de absorvedores de filmes para células solares. O desafio é que pode ser muito lento para depositar filmes finos tão perto do espaço sublimação nos permite fazer isso a uma taxa mais rápida e, portanto, fabricar mais células solares em um dia. Este método de deposição também é muito útil para outros depoimentos de filmes finos em que muitas vezes a exposição atmosférica não é desejável.

Como em qualquer sistema de fabricação, a supervisão inicial de um usuário experiente é altamente aconselhável. Uma vez que a fabricação desses dispositivos fotovoltaicos absorvedores bicamadas requer muitas etapas, a visualização da amostra após cada etapa é fundamental para entender quais qualidades visuais de filme são necessárias. Comece usando um soprador de ar portátil para remover suavemente quaisquer partículas de poeira de um substrato de óxido de condução transparente e limpo marcado com marcador permanente e use um par de pinças de borracha para carregar o substrato limpo no suporte de amostra transparente conduzindo o lado do óxido para baixo.

Com a porta de bloqueio de carga fechada, bombeie o bloqueio de carga até que o medidor de pressão de bloqueio de carga leia abaixo cinco vezes 10 para o torr negativo dois e desligue a bomba de bloqueio de carga. Abra o portão de bloqueio de carga e espere que a pressão se nivele antes de inserir manualmente o braço de transferência para que a amostra fique acima do cátodo fechado. Defina o tempo de deposição desejado em um temporizador e comece a cronometrar à medida que o obturador é aberto manualmente.

Feche imediatamente o obturador à medida que o temporizador se apaga e retraia completamente o braço de transferência antes de fechar o portão de bloqueio de carga e descarregar a amostra. Para obter a taxa de deposição de óxido de zinco de magnésio, use um aplicador de ponta de algodão mergulhado em metanol para remover o marcador da amostra testemunha e medir a espessura com um perfil. Para sublimação em espaço próximo das camadas absorventes, ajuste as fontes superior e inferior no sistema de deposição com um diferencial de temperatura para sublimação adequada do material.

Use um soprador de ar portátil para remover suavemente quaisquer partículas de poeira do óxido de zinco de magnésio limpo e do substrato transparente revestido de óxido de condução e carregue o substrato limpo no suporte da amostra de óxido de zinco de magnésio lado para baixo. Depois de fechar a porta da trava de carga, ligue o interruptor de bloqueio de carga para bombear a trava de carga. Enquanto bombeando para baixo, defina a receita de depoimento para a amostra de testemunha de cádmio telluride para 110 segundos de tempo de moradia na fonte pré-aqueça para elevar o copo para aproximadamente 480 graus Celsius, 110 segundos na fonte de cádmio para deposição de cádmio, 180 segundos na fonte de cloreto de cádmio para passivização do tátreo de cádmio policristalino, 240 segundos na fonte anneal para conduzir o cloreto de cádmio para dentro do absorvente e 300 segundos na fonte de resfriamento.

Quando a trava de carga for bombeada abaixo de 40 militorr, abra a válvula do portão e inicie a receita de deposição no software. O braço de transferência passará automaticamente para as posições predefinidas retornando à posição de casa após a conclusão. Quando o depoimento estiver completo, desabafe a trava de carga para a atmosfera e abra a porta da trava de carga.

Quando a amostra estiver fria o suficiente para manusear, remova-a com um pano sem fiapos. Use água deionizada para enxaguar o resíduo visível de cloreto de cádmio da superfície do filme em um béquer graduado e secar o filme com nitrogênio comprimido. Em seguida, use uma lâmina de barbear para raspar uma pequena área de material de telúrio de cádmio fora do substrato e use um perfil de superfície para medir a espessura do filme de telúrio de cádmio para determinar a taxa de deposição.

Quando a pressão do bloqueio de carga estiver abaixo de 40 militorr, execute uma receita de bakeoff no software. Quando o bakeoff estiver completo, defina a receita de deposição para a amostra de testemunha de tânsio de selênio de cádmio para estabelecer a espessura. Coloque 140 segundos de tempo de moradia na fonte pré-aqueça para elevar o vidro para aproximadamente 540 graus Celsius, 300 segundos na fonte de túrio de selênio de cádmio para deposição de tânio de selênio e 300 segundos na fonte de resfriamento.

Quando a pressão do bloqueio de carga atingir abaixo de 40 militorr, execute a receita de deposição. Quando a deposição do filme de telúrio de selênio de cádmio estiver completa, descarregue a amostra resfriada com um pano sem fiapos e arranhe uma pequena seção de material para determinar a taxa de deposição de teledilaria de cádmio com um perfil como demonstrado anteriormente. Para fabricar um absorvedor de túrio de cádmio único de 1,5 mícrons, defina a receita de deposição baseada na taxa de deposição de cádmio e um tratamento de cloreto de cádmio previamente otimizado para absorventes ultra finos.

Use um tempo de 110 segundos de pré-aquecimento, um tempo de 60 segundos de acidente de cadmium, um tempo de 150 segundos de cloreto de cádmio e tempo de 240 segundos, e um tempo de resfriamento de 300 segundos. Quando a pressão do bloqueio de carga atingir abaixo de 40 militorr, abra a válvula do portão de bloqueio de carga e selecione iniciar. O programa executará automaticamente a receita de depoimento selecionada retornando à posição de casa após a conclusão da etapa de resfriamento.

Para fabricar um túrio de selênio de selênio de cádmio de 0,5 mícrons e 1,0 mdôneto de biocamado de cádmio, definir a receita de depoimento com base na taxa de deposição absorvente com um tempo de moradia pré-aquecido de 140 segundos, um tempo de vida de selênio de selênio de cádmio de 231 segundos, um tempo de vida de telluride de cádmio de 50 segundos, um tempo de cloreto de cádmio de 150 segundos, um tempo de 240 segundos, um tempo de 240 segundos, um tempo de 240 segundos, um tempo de 240 segundos, um tempo de 240 segundos de tempo de 240 segundos. e um tempo de resfriamento de 300 segundos. Quando a pressão do bloqueio de carga atingir abaixo de 40 militorr, execute a receita de deposição. Em seguida, descarregue a amostra após a conclusão da receita e o resfriamento da amostra, conforme demonstrado.

Quando as fontes superior e inferior atingirem a temperatura de funcionamento, carregue a amostra no suporte da amostra e mova sequencialmente o braço de transferência para as posições de cloreto de cobre pré-aque e anneal de acordo com um temporizador definido para o tempo de deposição de cada posição. A receita de cobre neste protocolo foi otimizada para dispositivos de 1,5 míces. Quando o temporizador final se desligar, retorne manualmente o braço de transferência para a posição de casa e feche a válvula do portão de bloqueio de carga.

Para a deposição de evaporação de telúrio fino, carregue o lado da amostra para baixo no suporte da amostra e feche a parte superior da câmara. Mova manualmente a alavanca para a posição de áspero. Quando a pressão cair abaixo de 10 militorr, gire a alavanca de volta para a posição da linha de fundo e espere cerca de 30 segundos para que qualquer pico momentâneo de pressão seja resolvido antes de abrir a válvula de vácuo alta.

Quando o leitor de pressão da câmara se baseou, a pressão adequada de depoimento de uma vez 10 para o quinto torr negativo foi alcançada. Ligue o interruptor de alimentação, abra o obturador e ligue o controle de corrente para iniciar a deposição. Quando o monitor de cristal de quartzo mostrar a espessura desejada do telúrio, de forma rápida e simultânea, gire a corrente para zero, desligue o interruptor de alimentação e feche o obturador.

Antes de aplicar o contato de volta da tinta, agite a solução de contato traseiro para garantir a mistura completa. Pulverize a solução através da amostra em uma câmera lateral lenta para aplicar o contato uniforme de níquel de volta na amostra. Depois de permitir que o contato traseiro seque ligeiramente, repita o aplicativo quantas vezes for necessário para uma cobertura completa.

Para finalizar a fina estrutura de filme em dispositivos eletricamente contactáveis, coloque a amostra carregada em uma máscara de metal em um porta-luvas e use uma mangueira de sifão para aplicar o meio de vidro nas porções desmascaradas da amostra. Repita a aplicação com uma segunda máscara de tal forma que, ao completar o delineamento, 25 dispositivos quadrados de pequena área aparecem em um padrão de cinco por cinco na amostra. Em seguida, limpe o lado do filme das amostras com um aplicador de ponta de algodão mergulhado em água deionizada.

Para minimizar a resistência lateral nas medições elétricas dos dispositivos acabados, soldar um padrão de grade entre os dispositivos com uma solda de índio. A adição de túrride de selênio de cádmio a um absorvedor de teleúdido cádmio fino melhora a eficiência do dispositivo através da qualidade superior do material absorvedor demonstrada por maior fotoluminescência e mais tempo resolvido fotoluminescência decaimento ao longo da vida. Maiores eficiências também são alcançadas com maior densidade de corrente de curto circuito.

A mudança para baixo na curva de tensão de densidade de corrente de luz ao longo do eixo de densidade atual corresponde a um aumento na densidade de corrente de curto circuito para o dispositivo absorvedor de bicamadas de melhor desempenho em comparação com o dispositivo absorvedor de tândio único de melhor desempenho. As medições de eficiência quântica do aparelho de telluride de cádmio e selênio de cádmio/cádmio mostram a conversão adicional de fótons na longa faixa de comprimento de onda do dispositivo bicamada e corroboram o aumento da densidade de corrente de curto circuito para esse dispositivo. A importância de otimizar o tárride de selênio de cádmio para a razão de espessura do tânsio de cádmio é demonstrada por uma comparação dos resultados de tensão de densidade atual.

Os dados para uma razão de 0,5 a 1,0 míctico e uma razão de 1,25 a 0,25 míccros mostram uma torção significativa no último dispositivo não ideal e uma diminuição resultante da eficiência fotovoltaica. O mais importante a ser lembrado é que a razão de espessura entre o tícrio de selênio de cádmio e o tárride de cádmio é imprescindível para o desempenho respeitável do dispositivo e deve ser otimizada para cada espessura absorvedora de bicaminha. Após este procedimento, uma camada material adicional pode ser depositada após a bicamada para atuar como um refletor de elétrons.

A introdução dessa camada pode minimizar o obstáculo do déficit de tensão em dispositivos baseados em tânges de cádmio. A incorporação de uma liga de tânvolundo de cádmio nas células solares bicamadas tem sido útil não apenas para as células solares, mas para o desenvolvimento das propriedades dessa liga em outras aplicações fotovoltaicas. Compostos de cádmio podem ser perigosos.

Quando usamos tais compostos e quando enxaguamos o resíduo dos filmes, é importante usar luvas, um jaleco e, em seguida, usar procedimentos apropriados para descartar os resíduos perigosos.