ВПЛИВ МАТЕРІАЛУ ПІДКЛАДКИ НА СТРУКТУРНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛІВОК ТЕЛУРИДУ КАДМІЮ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2023.04.01Ключові слова:
телурид кадмію, структура, підкладка, решітка, текстураАнотація
Із використанням модернізованих промислових вакуумних установок було виготовлено серію тестових зразків плівок телуриду кадмію методом термічного вакуумного випарювання на підкладках зі скла без підшару прозорого провідного оксиду, з підшаром провідного оксиду та на підкладках з молібденової фольги для дослідження впливу матеріалу підкладки на структурні параметри тестових зразків. Проведено дослідження структури проводилося методом рентген-дифратометричного аналізу розраховані параметри решітки, розміри областей когерентного розсіювання і коефіцієнт текстури плівки. За результатами досліджень структурних параметрів зразків виготовлених на скляній підкладці встановлено наявність кубічної фази телуриду кадмію. Показано, що при збільшенні температури підкладки зростає текстурованість зразків та спостерігається наявність розтягуючих напружень оскільки період решітки кубічної фази суттєво вищий за табличний. Для зразка отриманого на скляній підкладці з шаром прозорого електропровідного окислу ITO при температурі підкладки 200 ОC встановлено наявність двох гексагональних фаз H1 і H2 і кубічної фази C. Зразки отримані на підкладці з молібденової фольги містять практично суцільно кубічну фазу CdTe тільки в дуже тонкому зразку №1 присутні сліди гексагональної фази. Для першого найтоншого зразка, спостерігається тільки один основний дифракційний пік кубічної фази, що можна пояснити тим, що на початкових стадіях росту плівки вона зростає як сильно текстурована кубічна фаза з можливою присутністю деякої кількості гексагональної фази. З аналізу отриманих результатів можна зазначити, що зразки, отримані на молібденовій підкладці мають параметр решітки найближчий до табличних даних - 6.482–6.483 Å. Структурні відмінності, що спостерігаються між дослідженими зразками пов’язані з тим, що вони мають різну переважну орієнтацію, що найвірогідніше обумовлено зміною швидкості напилення.
Посилання
Bosio A., Pasini S., Romeo N. The history of photovoltaics with emphasis on CdTe solar cells and modules. Coatings, 2020, Vol. 10, no. 4, pp. 344–1 – 344-30, doi: 10.3390/coatings10040344.
Munshi A., Kephart J., Abbas A., Shimpi T., Barth K., Walls J., Sampath W. Polycrystalline CdTe photovoltaics with efficiency over 18 % through improved absorber passivation and current collection. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2018, Vol. 176, pp. 9–18, doi: 10.1016/j.solmat.2017.11.031.
Chander S., Dhaka M. S. Thermal evolution of physical properties of vacuum evaporated polycrystalline CdTe thin films for solar cells. Journal of Materials Science: Mater in Electronics, 2016, Vol. 27, pp. 11961–11973, doi: 10.1007/s10854-016-5343-2.
Bosio A., Rosa G. Past present and future of the thin film CdTe/CdS solar cells. Solar Energy, 2018, Vol. 175, pp. 31–43, doi: 10.1016/j.solener.2018.01.018.
Dunlop E. D., Levi D. H., Hohl-Ebinger J., Yoshit M., Ho-Baillie A. W. Solar cell efficiency tables (Version 54). Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2019, Vol. 27, no. 7, pp. 565–575, doi: 10.1002/pip.3171.
First Solar.com, Series 6 Datasheet. Available at: http://www.firstsolar.com/-/media/First-Solar/TechnicalDocuments/Series-6-Datasheets/Series-6-Datasheet.ashx (accessed: 20 January 2020).
Dharmadasa I. M., Alam A. E., Ojo A. A., Echendu O. K. Scientific complications and controversies noted in the field of CdS/CdTe thin film solar cells and the way forward for further development. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2019, Vol. 30, pp. 20330–20344, doi: 10.1007/s10854-019-02422-6.
Zeng G., Liu X., Zhao Y., Shi Y., Li B., Zhang J., Feng L., Wang Q. Study on the stability of unpackaged CdS/CdTe Solar Cells with different structures. International journal of photoenergy. Special Issue: Materials for Photoelectric and Electrooptical Conversion and Device Applications, 2019, Vol. 2019, pp. 3579587-1 3579587-8, doi: 10.1155/2019/3579587.
Kartopu G., Williams B. L., Zardetto V., Gürlek A. K., Clayton A. J., Jones S., Kessels W. M., Creatore M. M., Irvine S. J. C. Enhancement of the photocurrent and efficiency of CdTe solar cells suppressing the front contact reflection using a highly-resistive ZnO buffer layer. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2019, Vol. 191, pp. 78–82, doi: 10.1016/j.solmat.2018.11.002.
Rasha A., Deng A., Li B., Song Z., Bista S. S., Razooqi M. A., Grice C. R., Chen L., Liyanage G. K., Li C., Phillips A. B., Heben M. J. Influences of buffer material and fabrication atmosphere on the electrical properties of CdTe solar cells. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2019, Vol. 27, no. 12, pp. 1115–1123, doi: 10.1002/pip.3192.
Niasse O. A., Diaw A., Niane M., Mbengue N., Tankhari M. A., Olivier P., Ba B. Comparative study of the influence of antireflective coatings and transparent oxides on a CdS/CdTe solar cell. American Journal of Materials Science and Engineering, 2018, Vol. 6, no. 2, pp. 43–48, doi: 10.12691/ajmse-6-2-4.
Tomashin V. N., Grytsev V. I. Diadramma sostoyaniy sistem na osnove polyprovodnikovykh soedineniei А2В6. [State diagram of systems based on semiconductor compounds]. Kiev. Naukova dumka, 1982. 210 p.
Nunoue S. Y., Hemmi T., Kata E. Mass spectrometric study of the phase boundaries of the CdS-CdTe system. Journal Electrochemical Society, 1990, Vol. 137, no. 4, pp. 1248–1251.
Lane D. W., Rogers K. D., Painter J. D., Wood D. A. Structural dynamics in CdS-CdTe thin films. Thin Solid Film, 2000, Vol. 361–362, pp. 1–8, doi: 10.1016/S0040-6090(99)00827-5.
McCandidiess B. E., Hanket G. M., Jensen D. G., Birkmire R. W. Phase behavior in the CdTe-CdS pseudobinary system. Journal Vacuum Science Technology, 2002, Vol. A20, no. 4, pp. 1462–1467, doi: 10.1116/1.1487872.
McCandidiess B. E., Birkmire R. W. CdTe1-xSx absorber layers for thin-film CdTe/CdS solar cells. 26 th IEEE Photovoltaic Special Conference: Proceeding of the International Conference, Anaheim, USA. 1997, pp. 307-311.
Bonnet D. The CdTe thin – film – an overview. International Journal of Solar Energy, 1992, Vol. 12, no. 1, pp. 3–34.
Bonnet D. Status of CdTe solar cells. 14 th European Photovoltaic Solar Energy Conference: Proceeding of the conference, Barcelona. Spain, 1997, pp. 2688–2693.
Lane D. W., Conibeer G. J., Wood D. A., Rogers K. D., Capper P., Romani S. Sulfur diffusion in CdTe and phase diagram of the CdS-CdTe pseudo – binary alloy. Journal of Crystal Growth, 1999, Vol. 197, pp. 743–748, doi: 10.1016/S0022-0248(98)00813-6.
Lane D. W. A revive of the optical band gap of thin film CdTe1-хSх. Solar Energy Materials & Solar Cells, 2006, Vol. 90., no. 9, pp. 1169–1175.
Meyers P. V. Thin film CdTe cells. First World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC): Proceeding of the conference, Hawaii. USA. 1994, pp. 266–271.
Boiko B. T., Kopach G. I., Kopach V. R., Khrypunov G. S. Photovoltaic properties and structures of multilayers heterojunction systems based on cadmium telluride. CA Selects: Solar Energy Issue, 1991, no. 21, pp. 123–126.
Melender-Lira O. M., Hernander-Calderon I. Study of CdSxTe1-x solid solutions obtained by screen printing. First World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC). Hawaii. USA. 1994, pp. 369–372.
McCandless B. E., Engelmann M. G., Birkmire R. W. Interdiffusion of CdS/CdTe thin films: modeling X-ray diffraction line profile. Journal of Applied Physics, 2001, Vol. 89, pp. 988–994, doi: 10.1063/1.1330245.
Terheggen M., Heinrich H., Kostorz G., Romeo A., Tiwari A. N. Structural and chemical studies on CdTe/CdS thin film solar cells with analytical transmission electron microscopy. 17 thEuropean Photovoltaic Solar Energy Conference, Munich. Germany, 2001, pp. 1188–1191.
Conibeer G. J., Woog D. A., Rogers K. D., Lane D. W. Investigation of the CdS/CdTe phase diagram and sulphur diffusion in CdTe for later application to thin film solar cells. 14 th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Barcelona. Spain. 1997, pp. 2075–2078.
Terheggen M., Heinrich H., Kostorz G., Romeo A., Baetzner D., Tiwari A. N. Transmission electron microscopy of diffusion structural and chemical changes in CdTe solar cells. E-MRS Spring Meeting, Strasbourg. France, 2002, pp. 345–349.
McCandidiess B. E., Birkmire R. W. Analysis of post deposition processing for CdTe/CdS thin film solar cells. Solar Cells, 1991, Vol.31(6), pp. 527–535.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
