用阴极发光法测量薄膜太阳能电池gydF4y2Ba

薄膜太阳能电池的转换效率达到了创纪录的近23%，特别是基于Cu(In,Ga)Se的薄膜太阳能电池gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba吸收器。这种太阳能电池包含一个ZnO/CdS/Cu(In,Ga)Se的标准堆积顺序的薄膜堆栈gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/Mo/玻璃(见图1a)。gydF4y2Ba

图1所示。gydF4y2Ba由ZnO/CdS Cu(In,Ga)Se制备的截面样品在相同面积上获得了SEM (a)和全色CL图像(b)gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/ Mo /玻璃太阳能电池堆栈。gydF4y2Ba

通过阴极发光测量的太阳能电池器件的显微镜分析gydF4y2Ba

这些高度相关的太阳能电池器件的微观研究的一个重要部分是利用阴极发光(CL)在扫描电子显微镜(SEM)中的光电特性。gydF4y2Ba

在高效太阳能电池中，Cu(In,Ga)Se具有明显的特性gydF4y2Ba_2gydF4y2BaCdS/ZnO层附近Ga (In)浓度较小(较大)，Mo背面接触层附近Ga (In)浓度较大(较小)。gydF4y2Ba

自从CuGaSegydF4y2Ba_2gydF4y2Ba具有较大的带隙能量(1.68 eV)，与CuInSegydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(1.04 eV)， Cu(In,Ga)Se的光电特性gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba层显著地受到Ga/In梯度的影响。虽然Ga/In梯度可以用能量色散x射线能谱法测量，并有助于间接得出局域带隙能量，但直接获得这些局域光电量仍然很重要。gydF4y2Ba

铜(Ga)gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba本研究中所研究的薄膜(2 μ m)从元素源共蒸发到mo包覆(溅射，1 μ m)钠钙玻璃基片(2 mm)上，通过三阶段过程。在这一过程中，Se、Ga和In共蒸发(阶段1)，Se和Cu沉积，直到CuxSe在Cu(In,Ga)Se上形成gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(阶段2)，Se、Ga和In再次共同蒸发，直到Cu(In,Ga)SegydF4y2Ba_2gydF4y2Ba层缺铜，CuxSe被消耗。gydF4y2Ba

接下来,铜(Ga)gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/Mo/玻璃叠片经过额外处理，形成一个完整的太阳能电池。为了完成这一步，在化学浴中沉积CdS缓冲层(大约50 nm)，并溅射ZnO:Al/i-ZnO双层膜(厚度大约40和500 nm)。Ni-Al网格最终沉积在ZnO:Al/i-ZnO双层膜上，以实现目前的收集(见图1a，完成的太阳能电池堆栈)。gydF4y2Ba

CL测量在Zeiss Merlin扫描电子显微镜中进行。拟合IDU InGaAs Array作为探测器的Delmlc SPARC CL系统也用于此目的。所有CL测量均在室温下进行。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

在检测区域的每个像素处获得CL光谱(点对点距离约50 nm)。全色CL图像，记录在图1a所示的同一区域，如图1b所示。采用能量色散x射线能谱仪(EDX)测定了垂直于基体的截面上Ga的分布。图2(红色曲线)显示了相应的直线扫描。gydF4y2Ba

图2。gydF4y2Ba能量色散x射线能谱法得到的垂直于衬底的横截面样品上的Ga分布(红色)和相应的局部带隙能量分布(黑色)。给出了带隙能量为1.2 eV和1.3 eV的波长值。gydF4y2Ba

正如预测的那样，在CdS/ZnO缓冲层/窗口层处Ga较少，而在Mo背面接触层处Ga较多，在离CdS/Cu(In,Ga)Se约100 nm处出现局部最小值gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba接口。gydF4y2Ba

局部带隙能量，垂直于衬底，可以通过gydF4y2BaEgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba（gydF4y2BaxgydF4y2Ba=(1−gydF4y2BaxgydF4y2Ba）gydF4y2BaEgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(CuInSegydF4y2Ba_2gydF4y2Ba) +gydF4y2BaxEgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(CuGaSegydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)−gydF4y2BabxgydF4y2Ba(1−gydF4y2BaxgydF4y2Ba),gydF4y2BaxgydF4y2Ba= [a]/([In] + [a]gydF4y2BabgydF4y2Ba弯曲因子(值gydF4y2BabgydF4y2Ba= 0.2用于如图2所示的后续曲线。gydF4y2Ba

通过估计图1所示CL图中的峰移，可以直接得到局部带隙能量的分布。沿着图3a所示的箭头得到一条线(如图3b所示)，在CdS/ZnO层附近的峰波长较大，峰能量较小。gydF4y2Ba

图3gydF4y2Ba．(a) ZnO/CdS/Cu(In,Ga)Se的SEM图像gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/ Mo /玻璃太阳能电池堆栈。沿着图中给定的箭头，从CL光谱图像(b)中提取了一条线扫描。这条线扫描与EDX测量的Ga分布计算出的带隙波长分布非常吻合。gydF4y2Ba

当EDX得到的带隙波长值与图2的深度/距离绘制在一起时，就像图3b(也见图3c)所示的那样，很明显，这两个分布是非常一致的。因此，CL测量适当地再现了预测的带隙能量/波长分布。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

综上所述，我们已经证明了半导体材料的带隙能量的局域差异可以在室温下通过CL进行检测，其空间分辨率为100 nm。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba

还示出了空间分辨率依赖于分析材料中的少数抗电荷载流子的扩散长度。然而，目前的研究表明，通常，CL可以是用于研究薄膜光伏材料的光电特性的高价法。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba

这些信息已经从Delmic B.V.提供的材料中获得、审查和改编欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba

有关此来源的更多信息，请访问gydF4y2BaDelmic帐面价值gydF4y2Ba