用EDXRF分析CIGS太阳能电池

由...赞助Thermo Fisher Scientific -元素分析仪和相分析仪2019年2月8日

铜铟硒化镓(CIGS)是一种直接带隙半导体，用于制造太阳能电池。与其他半导体材料相比，CIGS需要更少的材料，因为它强烈吸收阳光欧洲杯足球竞彩，从而能够产生更强的光伏。

CIGS沉积在镀有Mo层的玻璃衬底上，并用ZnO、CdS和al掺杂ZnO层密封。钼层的厚度可达1 μm，而CIGS层的厚度为1 ~ 4 μm。作为一种真正的非破坏性方法，能量色散x射线荧光或EDXRF是表征CIGS太阳能电池、确定层的组成和厚度的完美方法。

典型CIGS太阳能电池的横截面示意图

图1。典型CIGS太阳能电池的横截面示意图

仪器

这ARL™量子XRF光谱仪来自Thermo Scientific™是一种EDXRF系统，提供经济和快速的分析能力。它配备有空气冷却的RH端窗管，薄的窗口为0.05毫米，具有50瓦的最高功率。电冷的硅漂移检测器（SDD），面积为30毫米²安装在ARL x光谱仪上。仪器中总共设置了9个初级光束滤波器，保证总能找到最优的激励条件。无人值守分析是通过一个可选的10位样品更换。

样品制备和介绍

CIGS太阳能电池除了必要时清洁电池表面外，不需要样品制备。较大的CIGS细胞可以很容易地安置在宽敞的样品室中。为了分析特定区域，可以使用CCD相机进行样品定位。

励磁条件

这种应用所采用的激励条件如表1所示。由于没有轻元素，所有的测量都可以在有空气的情况下进行。每30秒的测量时间可以产生几千次的元素特征峰值强度。从CIGS太阳能组件获得的光谱示例如图2所示。

表1。用于校准和分析CIGS太阳能电池的激励条件

电压(kV)	管滤波器	大气	居住时间(年代)	感兴趣的元素
30.	Pd厚	空气	30.	铜、Ga、Se
50.	铜瘦	空气	30.	在，莫

在50 kV的激励电压和一个薄铜滤波器下获得了CIGS太阳能电池的光谱。测量时间为30秒，足以产生强烈的元素特征峰。

图2。在50 kV的激励电压和一个薄铜滤波器下获得了CIGS太阳能电池的光谱。测量时间为30秒，足以产生强烈的元素特征峰。

校准和验证

基于基本参数(FP)的层厚和成分定量技术与Thermo Scientific™WinTrace™软件相结合陆军研究实验室的定量'X光谱仪用于测定每一层的元素组成和厚度。这个包的唯一要求是关于层的数量和每个层中出现的元素的输入。它不需要任何关于浓度或厚度的信息。使用Ga的大体积样品进行校准₂O._3.， Cu, In, Mo和SeO₂以及每种元素在浓度约为50 μg/cm时的薄膜标准²每一个。

典型的CIGS太阳能电池的分析和可重复性结果如表2所示，表3中示出了没有任何铜的变体。两个细胞都没有用描述缺乏任何Zn和Cd的透明前触点封闭（见图2）。由于玻璃基板缺乏对CIGS元素和Mo具有任何改善效果的元件，因此可以拒绝其冲击，并且堆叠到模型主要含有Mo层和CIGS层。通过连续评估样品10次来测试技术/仪器的可重复性。

在相对误差小于或等于0.5%的情况下，测定层厚的重复性非常好。除Ga(1.5%)外，其他元素的浓度相对误差均小于1%。如果将30kv激励条件下的测量时间增加到2分钟，Ga的RSD值将大大降低，低于1%。

表2。典型CIGS太阳能电池的分析和重复性结果

样本运行＃	CIGS层					Mo层
样本运行＃	香烟（μm）	铜（％）	遗传算法（％）	SE. （％）	在（％）	莫（μm）	莫（％）
香烟A01	1.292	16.26	5.90	49.91	27.92	0.925	One hundred.
香烟A02	1.303	16.42	5.74	49.92	27.92	0.922	One hundred.
香烟A03	1.289	16.17	5.82	49.70	28.31	0.922	One hundred.
香烟A04	1.294	16.22	5.91	49.60	28.28	0.922	One hundred.
香烟A05	1.293	16.26	5.79	50.10	27.86	0.934	One hundred.
香烟A06	1.295	16.38	5.90	49.76.	27.96	0.924	One hundred.
香烟A07	1.298	16.31	5.91	49.66	28.12	0.927	One hundred.
香烟A08	1.301	16.04	5.71	49.72	28.54	0.926	One hundred.
香烟A09	1.290	16.24	5.84	49.71	28.22	0.934	One hundred.
香烟A10	1.294	16.29	6.02	49.98	27.71	0.931	One hundred.
平均数	1.295	16.26	5.85	49.81	28.08	0.927	One hundred.
1-Sigma	0.005	0.11	0.09	0.16	0.25	0.005	0.

表3。不含铜CIGS型太阳能电池的分析和重复性结果

样本运行＃	CIGS层					Mo层
样本运行＃	香烟（μm）	铜（％）	遗传算法（％）	SE. （％）	在（％）	莫（μm）	莫（％）
香烟B01	1.103	0.06	7.19	53.13	39.62	0.931	One hundred.
香烟B02	1.121	0.04	7.31	52.82	39.84	0.940	One hundred.
香烟B03	1.119	0.00	7.40	52.61	39.99	0.941	One hundred.
香烟当	1.113	0.06	7．11	52.71	40.12	0.934	One hundred.
香烟B05	1.117	0.14	7.36	52.80	39.71	0.933	One hundred.
香烟B06	1.114	0.03	7.30	52.97	39.70	0.939	One hundred.
香烟B07	1.118	0.11	7.27	52.54	40.09	0.935	One hundred.
香烟B08	1.117	0.03	7.36	52.48	40.13	0.940	One hundred.
香烟B09	1.123	0.09	7.35	52.48	40.09	0.943	One hundred.
香烟B10	1.119	0.10	7.27	52.50	40.14	0.932	One hundred.
平均数	1.116	0.06	7.29	52.71	39.94	0.937	One hundred.
1-Sigma	0.006	0.04	0.09	0.22	0.20	0.004	0.

结论

在本文中，卓越的性能ARL Quant'x EDXRF光谱仪已经描述了对CIGS太阳能电池的非破坏性分析的SDD。优异的可重复性值是通过层厚度的1分钟的总测量时间和层组合物能够实现。基于FP的薄膜软件能够测量多达六层的质量，组成和厚度，包括任何数量的元件。

这些信息都是从赛默飞世尔科学元素分析仪提供的材料中获取、审查和改编的。欧洲杯足球竞彩

欲了解更多信息，请访问Thermo Fisher Scientific - 元素分析仪。

引用

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美国心理学协会
Thermo Fisher Scientific -元素分析仪和相分析仪。(2019年12月02)。利用EDXRF分析CIGS太阳能电池。AZoM。2021年6月27日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=16748获取。
MLA.
Thermo Fisher Scientific -元素分析仪和相分析仪。“用EDXRF分析CIGS太阳能电池”。AZoM．2021年6月27日。< //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=16748 >。
芝加哥
Thermo Fisher Scientific -元素分析仪和相分析仪。“用EDXRF分析CIGS太阳能电池”。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=16748。(访问2021年6月27日)。
哈佛
Thermo Fisher Scientific -元素分析仪和相分析仪。2019年。用EDXRF分析CIGS太阳能电池．AZoM, 2021年6月27日观看，//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=16748。