DK159349B - Foto-elektrisk celle - Google Patents

Foto-elektrisk celle Download PDF

Info

Publication number
DK159349B
DK159349B DK349780A DK349780A DK159349B DK 159349 B DK159349 B DK 159349B DK 349780 A DK349780 A DK 349780A DK 349780 A DK349780 A DK 349780A DK 159349 B DK159349 B DK 159349B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
semiconductor material
type semiconductor
cds
indium
cadmium sulfide
Prior art date
Application number
DK349780A
Other languages
English (en)
Other versions
DK349780A (da
DK159349C (da
Inventor
Paolo Alessandrini
Lucio De Angelis
Fabrizio Galluzzi
Francesco Losciale
Ernesto Scafe
Original Assignee
Eni Ente Naz Idrocarb
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eni Ente Naz Idrocarb filed Critical Eni Ente Naz Idrocarb
Publication of DK349780A publication Critical patent/DK349780A/da
Publication of DK159349B publication Critical patent/DK159349B/da
Application granted granted Critical
Publication of DK159349C publication Critical patent/DK159349C/da

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/074—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a heterojunction with an element of Group IV of the Periodic Table, e.g. ITO/Si, GaAs/Si or CdTe/Si solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1828—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, CdTe
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/006—Apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/064—Gp II-VI compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/072—Heterojunctions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/169—Vacuum deposition, e.g. including molecular beam epitaxy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

DK 159349B
i
Opfindelsen angår foto-elektriske celler af ny konstruktion. En af de mest lovende metoder til konstruktion' af solceller til brug på jorden består i at anbringe to halvledere af forskellig kemisk sammensætning i intim indbyr-5 des kontakt. Det betragtes almindeligvis som givet, at de to materialer, der udgør en hetero-overgang,til opnåelse af gode elektriske og foto-elektriske egenskaber- sædvanligvis skal have en krystalopbygning med gitterkonstanter, der ligger meget nær hinanden, til nedsættelse af fejl-10 tætheden ved skillefladen. Der er konstrueret indretninger inden for denne type af optiske arrangementer, f.eks. som n-CdS/p-InP (S. Wagner, J.L. Shay, K.T. Bachmann, E. Buchler, Appl.Phus.Lett. 26,229 (1975)) og n-CdS/p-CuInSe2 (S. Wagner, J.L. Shay, P. Migliorato og H.M. Kasper, AppL 15 Phys.Lett. 25,434 (1974)), hvor de anvendte materialers gitterparametre afviger mindre end IS fra hinanden, og som udviser virkningsgrader for solenergiomsætningen, som er lig med eller større end 12% (under belysningsbetingelserne AMI eller AM2). I modsætning hertil opnås der sæd-20 vanligvis med heterostrukturer, der er sammensat af halvledermaterialer med gitterkonstanter, der afviger væsentligt fra hinanden, omsætningsvirkningsgrader på mindre end 9-10%.
Specielt gælder det, at for heterostrukturer, der 25 består af n-CdS på p-Si, hvor forskellen mellem gitter-fccmstanter er 7%, ligger den bedste omsætningsvirkningsgrad, der er rapporteret, mellem 5,5% (H. Okimura og R.
Kondo, Jap. J. Appl.Phys. 9, 274 (1970)) og 7% (F.M. Livingstone, W.M. Tsang, A.J. Barlow, R.M. De La Rue og W.
30 Duncan, J.Phys. D, 10, 1959 (1977)).
I begge disse tilfælde vedrører resultaterne desuden indretninger med meget små arealer på mindre end eller 2 lig med 1 mm . Det har nu overraskende vist sig, og udgør hovedideen i den foreliggende opfindelse, at det er muligt 35 at tilvejebringe n-CdS/p-Si hetero-overgange med store omsætningsvirkningsgrader (£·10%) på indretninger med store 2 arealer (større end 1,5 cm ) til trods for væsentlige for- 2
DK 159349B
skelle, der kan overstige 5%, mellem de to materialers gitterkonstanter. I sådanne celler udgøres halvledermaterialet af n-typen af CdS med en konduktivitet, der er lig -1 -1 med eller større end 10Ω cm og med et indhold af in-5 dium på mere end 1%.
Halvledermaterialet af p-typen udgøres af Si med en resistivitet mellem 100 og 0,01 Ωαη, enten monokrystallinsk eller polykrystallinsk. De bedste resultater opnås under anvendelse af Si med en resistivitet mellem 10 og 10 0,1 Ωαη. På den Si flade, hvorpå CdS aflejres, kan der være et isolerende lag, f.eks. af SiO, med en en tykkelse der ikke er større end 20 Å. Det har specielt vist sig, at n-CdS/p-Si-hetero-overgange, der er dannet ved pådampning af indium-doteret CdS på Si-krystaller, har et ens-15 artet kvante-udbytte på ca. 75-80% for bølgelængder mel-.lem 0,6 og 1 ym, kortslutningsstrømme på 25-30 mA/cm under sol-betingelser AMI, og tomgangsspændinger på mellem 480 og 570 mV, samt udfyldningsfaktorer på 0,60-0,70.
Virkningsgrader på 10% for solenergiomsætningen er opnået 2 20 i prototyper med et nyttigt areal på 1,5 cm (nettoværdien af frontkontaktarealet) og virkningsgrader på 13% og mere kan opnås med optimerede indretninger.
De nævnte egenskaber vedrører organer uden en ikke-reflekterende belægning. I virkeligheden udviser selve 25 CdS-filmene antireflekterende egenskaber ved nedsættelse af reflektiviteten (i middel) af Si fra 30-35% til ca.15% i tilfælde af tykke CdS-film og til ca. 15% i tilfælde af meget tynde film (tykkelser under 1000 Å). De beskrevne organer udviser betydelige adhæsionsegenskaber og termi-30 ske stabilitetsegenskaber, hvilket er konstateret ved gentagne termiske cykler mellem 400 og 100 K, der er udført på eksperimentelle prototyper.
Ved en anden anvendelse dyrkes CdS på polykrystal-linske substrater af Si af p-typen. Der er opnået virk-35 ningsgrader på ca. 6% med laboratorieprototyper og virkningsgrader på over 10% kan opnås med optimerede organer.
Elektriske og foto-elektriske egenskaber for organer blev målt på eksperimentelle prototyper, der var frem- 3
DK 159349B
stillet på den nedenfor beskrevne måde. Overgange med et areal på 2 cm^ har i mørke og ved rumtemperatur ( 20-25^0 elektriske egenskaber svarende til ensretning med en diode-godhedsfaktor mellem 1,1 og 1,4, en resistans i 5 gennemgangsretningen på mellem 0,5 og 5 Ω og en resistans i spærreretningen på mellem 10^ og ΙΟ^Ω.
Figur 7 viser en typisk strøm-spændingskarakteristik uden belysning og ved en temperatur på 300 K for 2 en hetero-overgang på 2 cm , der udgøres af p-doteret 10 monokrystallinsk Si med en tykkelse på 300 ym og en resi- _2 stivitet på 1·10 Ωαη. Med forspænding i gennemgangs- -4 retningen og en strøm på mere end 10 A, opnås der en eksponentiel karakteristik med en godhedsfaktor på 1,35 og en seriemodstand på 1,4Ω (kurven 31). Ved for-15 spænding i spærreretningen (kurven 32) opnås der en mæt-ningsstrøm på ca. 4*10 A og en spærremodstand på ca. 1,7 ·105Ω.
Kapaciteten af den konstruerede indretning følger den sædvanlige relation for trinovergange, ifølge hvilken 20 det omvendte af kvadratet på kapaciteten er proportionalt med den påtrykte spænding (i spærreretningen), og de målte værdier svarer til en urenhedskoncentration i p-området 15 16 **3 på 10 til 10' cm , der er i udmærket overensstemmelse med resistiviteten af det anvendte Si.
25 Ved belysning af overgangene gennem CdS-laget med en kilde, der udgøres af en kvarts-iodlampe med filter, hvis stråling svarer til solspektret, og som afgiver en lysstyrke på 100 mW/cm , observeres der typisk tomgangsspændinger mellem 480 og 570 mV og kortslutnings-30 strømme mellem 35 og 45 mA på et effektivt areal på 1,5 cm uden anvendelsen af andre ikke-reflekterende lag på Cds og uden optimering af gitterkontakten.
Fig. 6 viser den foto-elektriske karakteristik for 2 to eksperimentelle organer med et aktivt areal på 1,5 an 35 og bestående af n-CdS (tykkelse 3,3 ym, resistivitet 6‘ _3 10 Ωαη) på monokrystallisk p-Si (tykkelse 300 ym, resi-stivitet 10 Ωαη) (kurven 29), og n-CdS (tykkelse ca. 2 ym, resistivitet ca. 0,1 Ωαη) på polykrystallinsk Wacker 4
DK 159349B
SILSO p-Si (tykkelse 400 ym, resistivitet 5 Ωαη) (kurven 30).
Det første organ udviser en tomgangsspænding på 495 2 mV, en kortslutningsstrøm på 30,5 mA/cm og en udfyld-5 ningsfaktor på 0,54, svarende til en virkningsgrad på 9,6% for solenergiomsætningen (under solbetingelser AMI).
Det andet organ har en tomgangsspænding på 480 mV, en kortslutningsstrøm på 24 mA/cm og en udfyldningsfaktor på 0,50 med en omsætningsvirkningsgrad på 5,7%.
10 Den foto-elektriske spektralkarakteristik for de organer, hvis karakteristikker er vist i fig. 6, fremgår af fig. 8, hvor ordinaten repræsenterer det absolutte kvante-udbytte ved kortslutningsstrømmen, og abscissen bølgelængden af den lysstråling, der rammer overgangen 15 gennem CdS-laget. Ved bølgelængder mindre end 500 nm er reaktionen forsvindende, fordi lyset absorberes af overfladelaget af CdS og ikke når overgangen. Over 530 nm vokser reaktionen hurtigt, og fra ca. 650 nm til ca. 930 nm forbliver.den i det væsentlige flad omkring en værdi 20 af kvante-udbyttet på 80%. Fra 930 nm reduceres kvante-udbyttet væsentligt, og det forsvinder omkring 1100 nm ved Si's forbudte energibånd.
Det bølgeformede forløb af spektralkurven i fig. 8 skyldes interferens forårsaget af det tynde CdS-lag (tyk-25 melse 3,3 ym) .
Foto-elektriske celler med de ovenfor beskrevne egenskaber kan fremstilles på talrige måder.
Af disse metoder vil der i det følgende blive beskrevet en metode til fremstilling af organet ved dyrk-30 ning af CdS n-doteret med indium under vakuum på enten monokrystallinsk eller polykrystallinsk p-doteret Wacker-SILSO-Si.
Si-substratet underkastes først en kemisk behandling (HF,HN03), og derefter pådampes der en film af alu-35 minium under vakuum på den ikke glatte overflade.
Derefter diffunderes aluminium'et ind i Si ved en temperatur på 650°C i en reducerende atmosfære.
5
DK 159349 B
Efter beskyttelse af den således dannede ohmske kontakt med et lag Kodak-fotoresist behandles Si-skiven atter, denne gang med Endelig vaskes og tørres skiven efter at fotoresisten er fjernet, hvorefter den 5 indføres i et vakuumapparat. Den ohmske kontakt kan også fremstilles ved pådampning af guld på Si-overfladen, der er blevet behandlet med ΗΕ,ΗΝΟ^ eller med ΗΡ,Η^Ο. I sidstnævnte tilfælde er det tilstrækkeligt at fjerne oxidlaget med HF,H20, før Si-skiven indføres i vakuum-10 apparatet.
CdS kan dyrkes under vakuum ved to forskellige hovedmetoder. Den ene dyrkningsmetode svarer til den, der er beskrevet af N. Romeo m.fl. i "Thin Solid Films" L15-L17 43 (1977). Den består i det væsentlige i tilveje-15 bringeisen af tre kilder til dyrkning af indium-doteret cadmiumsulfid under vakuum direkte fra grundstofferne.
Den anden metode er baseret på fordampning af cadmiumsulfid fra pulverformet cadmiumsulfid anbragt i en digel og af metallisk indium fra en anden digel.
20 Forskellene mellem de to metoder ligger i typen af kilderne, deres temperaturstyring, styring af fordampningshastigheden og rest-atmosfæren i dyrkningsområdet.
For begge apparater gælder, at vakuuminstallationen er af den sædvanlige type.
25 Den består af en klokke, hvori fordampningssyste met er anbragt, en falde med flydende nitrogen eller en oliedampdiffusionspumpe, en fælde med aktiveret aluminiumoxid og en mekanisk roterende pumpe. Vakuumapparaterne har automatiske systemer til konstant at holde fælderne 30 fyldt med flydende nitrogen.
Driftstrykkene i de to apparater ligger mellem 5· 10 ® og 1*10 ^ torr.
I fig. 1 og 2 er et kølerør 2, der er viklet om klokken 1, og hvori der cirkulerer vand,i stand til at 35 holde klokkens temperatur lav under dyrkningen af CdS-filmene, hvor damp, der findes under dyrkningen, kondenserer på væggene. For det andet i fig. 3, 4 og 5 viste apparat (med samtidig fordampning af grundstofferne) er 6
DK 159349B
der, da det ikke er muligt at afgasse hele systemet på grund af tilstedeværelsen af svovl, dannet et kammer 3 inden i klokken 4, og det kammer køles ved hjælp af et kølerør 5, hvorigennem der strømmer flydende nitrogen.
5 Denne fornyelse medfører en forbedret styring af svovlet under filmdyrkningen, hvilken styring er vital for de endelige egenskaber af halvleder filmen af CdS og indium.
Kilderne 6, 7 og 8 for grundstofferne er anbragt i kammeret.
10 En piezo-elektrisk krystal 11 (fig. 1, 2, 3 og 4) benyttes til at måle tykkelsen af de dyrkede film og fordampningshastigheden, og den endelige aflæsning kontrolleres bagefter ved optiske metoder.
Resonansfrekvensen for det piezo-elektriske kry-15 stal aflæses ved hjælp af et frekvensmeter, der er forbundet med et automatisk dataindsamlingssystem.
På denne måde er det muligt at måle både absorptions- og desorptionshastighederne på måleinstrumentet.
Denne facilitet til vurdering af den totale strøm 20 af molekyler, der når overfladen (bortset fra vedhængningskoefficienten) er af væsentlig betydning ved overvågning af svovlets fordampningshastighed, når CdS dyrkes ud fra grundstofferne, og til styring af fordampningshastighederne, der benyttes til doteringsmidlet 25 (V > 0,01 Å/sek.).
Der blev anvendt særlig opmærksomhed på fremstillingen af kilderne og emneholderne (fig. 5).
Por indium, cadmium og pulverformet CdS er diglerne 8, 6 og 22 af kvarts 12.
30 Varmeelementerne til opnåelse af de nødvendige temperaturer er af tantal-tråd 23, isoleret med kvartsrør 24 og anbragt langs diglernes højde.
Diglerne er beklædt med tantal 13, der foruden den mekaniske funktion også har til formål at reducere 35 varmetab ved stråling. Når det drejer sig om kilder, der arbejder ved lav temperatur (f.eks. til svovl 7), er det anvendte materiale aluminium 27.
7
DK 159349B
Alle diglerne har positionsindstillingsmidler 28, så dampen fra alle grundstofferne kan koncentreres i den zone, hvor emnet er anbragt. Apparatet indeholder også lukkere 14, der gør det muligt at kontrolleret stabili-5 teten af fordampningshastighederne fra de enkelte digler, uden at stoffer når substratet. En skærm 26 tjener til at reducere den indbyrdes indflydelse af diglerne. Emneholdere 15 og 16 (fig. 5), der også kan være temperaturstyrede inden for 0,1°C, består af to aluminiumplader 10 17, der omslutter et varmeelement 18.
Substratet 19 bringes i termisk kontakt med emneholderen ved hjælp af en maske 20, der også tjener til at begrænse dyrkningszonen for CdS-filmen til ca.
o o 2 2-3 cm .
15 Det ultra-rene CdS-pulver opvarmes i en ovn ved 120°C i to timer, før det anbringes i diglen 22. Indium' et (6N) afgasses først med carbontetrachlorid, behandles ·derefter med 1:1 HC1, eller med 1:1 HNO^, og vaskes til slut med afioniseret vand og isopropanol af 20 "electronic grade".
Efter evakuering af apparatet til et tryk på ca.
" 6 10 torr., afgasses systemet ved forøgelse af substratet 19's temperatur til ca. 300°C og temperaturerne af de to kilder 22 og 23 til 500°C.
25 Kildernes bestråling opvarmer også klokken 1, hvis temperatur kommer op på ca. 100°C.
Når der er opnået et tryk af størrelsesordenen 2* -7 10 torr., indføres der vand i klokkens kølerør 2.
Til dette tidspunkt forøges temperaturen af CdS-30 kilden 22 efterhånden, indtil den ønskede fordampningshastighed opnås, hvilket kontrolleres ved drejning af en lukker 14 i fig, 2, der kun afdækker det piezo-elektri-ske krystal i korte tidsrum.
Temperaturen af indium-kilden 23 fastsættes til 35 den ønskede værdi, og temperaturen af substratet 19 fastsættes ved 210°C.
Fordampningshastigheden for CdS'et vælges inden for området 2-6 Å/sek., og fordampningshastigheden af 8
DK 159349B
indium vælges på en sådan måde, at den er over 1% af de andre.
Ved afslutningen af disse operationer åbnes lukkeren 14, og der dyrkes en CdS-film af n-typen og med en 5 tykkelse på 2-10 μια på Si-substratet 19 af p-typen.
Når den ønskede tykkelse er opnået, lukkes lukkeren 14, og varmeelementerne frakobles.
Substratet afkøles til omgivelsernes temperatur ved en hastighed på 1°C pr. minut.
10 Efter at klokken er fyldt med argon, åbnes den, og emnet fjernes.
Cadmium (4N5) og indium (6N), begge i dråber, affedtes med carbontetrachlorid og behandles med 1:1 HNO^ eller 1:1 HC1; de vaskes derefter med afioniseret vand 15 og isopropanol i "electronic grade".
Svovl (5N) males simpelthen med en agat-morter og indføres i diglen.
“6
Efter evakuering af klokken til et tryk på 10 torr. for-opvarmes grundstofferne i en argonatmosfære 20 (500 torr.), medens substratet holdes på ca. 300°C.
Efter afkøling henstår apparatet natten over under pumpning. Før dyrkningen begynder, afkøles kammeret 3, der indeholder diglerne 6, 7 og 8, ved cirkulation af flydende nitrogen gennem det pågældende kølerør 5.
25 Når kammeret 3 når ligevægtstemperaturen (ca.
Q — Q
-180 C), og resttrykket er stabiliseret ved ca. 5*10 torr., påbegyndes opvarmningen af indium-, svovl- og cadmium-diglerne i den anførte rækkefølge.
Kildernes temperaturer forøges derpå til de værdi-30 er, der kræves til fordampningshastighederne.
Disse hastigheder repræsenterer et kompromis mellem varigheden af dyrkningsprocessen, resttrykket og filmens morfologi. I dette specielle tilfælde er disse værdier fastsat inden for området 2-6 Å/sek. (både for 35 svovl og cadmium). På denne måde kan der dyrkes en film med en tykkelse mellem 2 og 10 μιη på ca. 3-4 timer. Til opnåelse af disse hastigheder med de anvendte geometrier kræves følgende temperaturer:
DK 159349 B
9
for svovl 90-120°C
for cadmium 220-350°C
for indium 650-850°C.
For indium er hastigheden fastsat til mere end 1% 5 af summen af hastighederne for svovl og cadmium.
Til dette tidspunkt og efter at stabiliteten af hastighederne er kontrolleret sænkes substratets temperatur fra 300°C til 210°C, og filmdyrkningen indledes ved åbningen af lukkerne 14.
10 Under dyrkningen kontrolleres fordampningshastighe den, svovlets partialtryk (med et massespektrometer 21) og resistiviteten af filmen, der dyrkes samtidigt på et kvartssubstrat 16, der er anbragt ved siden af Si-substratet (fig. 4). Når den valgte tykkelse (2-10 μια) er 15 nået, afbrydes dyrkningen ved lukning af alle lukkerne og afkøling af kilderne.
Før klokken åbnes, afkøles substratholderne langsomt (ca. 1°C pr. min.) for at forhindre brud på filmen. Frontkollektorelektroden (gitter) aflejres under 20 vakuum på de fremstillede organer, når de er udtaget fra de respektive dyrkningsapparatér, under anvendelse af aluminium eller indium (ved anvendelse af indium opnås der pålidelige ohmske kontakter, der er mere stabile med tiden).
25 De i fig. 1-8 anvendte henvisningstal forklares ne denfor. De i parentes angivne tal svarer til de på tegningen viste dele.
(1) stålklokke (2) kølerør til vandcirkulation 30 (3) med flydende nitrogen afkølet kammer (4) Pyrex-klokke (5) kølerør til flydende nitrogen (6) (7) (8) digler til cadmium, svovl og indium (9) platintermometre 35 (10) varmeelementer til diglerne (11) piezo-elektrisk krystal til måling af filmtykkelse (12) kvartsbeholdere til diglerne (13) tantal beklædning

Claims (1)

  1. DK 159349B ίο (14) lukkere (15) (16) temperatur-styrbare emneholdere (17) aluminiumplader til emneholdere (18) varmeelementer til emneholdere 5 (19) substrat til optagelse af fotocelle (monokrystallisk eller polykrystallinsk Si) (20) maske til begrænsning af cadmiumsulfid-filmen (21) massespektrometer til kontrol af restatmosfæren (22) digel til fordampning af pulverformet cadmiumsulfid 10 (23) tantaltråd til varmeelement (24) kvartsrør til isolation af tantaltråden (25) termoelementer (26) strålingsskærm (27) aluminiumbeholder til cadmium- og svovldigler 15 (28) digelpositioneringssystem (29) (30) karakteristikker ved direkte og invers fotocellebelysning . 20 Foto-elektrisk celle med et område af halvledermateriale af n-typen i intim kontakt med et område af halvledermateriale af p-typen, hvorved begge områderne er i kontakt med ledende elektroder, kendeteg-25 net ved, at halvledermaterialet af n-typen og halvledermaterialet af p-typen har gitterkonstanter, dér afviger fra hinanden med 5% eller mere, idet halvledermaterialet af n-typen er CdS, der indeholder mere end 1% indium og halvledermaterialet af p-typen er Si, udvalgt 30" mellem mono- og polykrystallinsk Si med en resistivitet mellem 100 og 0,01 tøem, idet halvledermaterialet af n-typen er dyrket ved samtidig fordampning af stofferne cadmiumsulfid og indium på arealer, der er større end 2 eller lig med 1,5 cm , og hvor tykkelsen af n-type halv-35 ledermaterialefilmen ligger i området mellem 2 og 10 μιη.
DK349780A 1979-09-10 1980-08-13 Foto-elektrisk celle DK159349C (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT25569/79A IT1163710B (it) 1979-09-10 1979-09-10 Celle fotovoltaiche
IT2556979 1979-09-10

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK349780A DK349780A (da) 1981-03-11
DK159349B true DK159349B (da) 1990-10-01
DK159349C DK159349C (da) 1991-03-11

Family

ID=11217123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK349780A DK159349C (da) 1979-09-10 1980-08-13 Foto-elektrisk celle

Country Status (11)

Country Link
US (1) US4366337A (da)
JP (2) JPS5681980A (da)
AU (1) AU539090B2 (da)
BE (1) BE885167A (da)
CA (1) CA1168741A (da)
DE (1) DE3033203A1 (da)
DK (1) DK159349C (da)
FR (1) FR2465319A1 (da)
GB (1) GB2058452B (da)
IT (1) IT1163710B (da)
NL (1) NL8004990A (da)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9252318B2 (en) 2008-03-05 2016-02-02 Hanergy Hi-Tech Power (Hk) Limited Solution containment during buffer layer deposition
JP5738601B2 (ja) 2008-03-05 2015-06-24 ハナジー・ハイ−テク・パワー・（エイチケー）・リミテッド 薄膜太陽電池セルのための緩衝層蒸着
DE212009000031U1 (de) * 2008-03-05 2010-11-04 Global Solar Energy, Inc., Tuscon Vorrichtung zum Aufbringen einer dünnschichtigen Pufferschicht auf einen flexiblen Träger
DE112009000532T5 (de) * 2008-03-05 2011-03-10 Global Solar Energy, Inc., Tuscon Heizgerät für Pufferschichtaufbringung
US20100087015A1 (en) * 2008-03-05 2010-04-08 Global Solar Energy, Inc. Feedback for buffer layer deposition
US20160359070A1 (en) 2015-06-02 2016-12-08 International Business Machines Corporation Controllable indium doping for high efficiency czts thin-film solar cells

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3720125A (en) * 1971-08-02 1973-03-13 Whitney Corp W Adjustable stripper with stroke control
DE2214055A1 (de) * 1972-03-23 1973-09-27 Agfa Gevaert Ag Sensibilisierte elektrophotographische schichten

Also Published As

Publication number Publication date
GB2058452A (en) 1981-04-08
US4366337A (en) 1982-12-28
JPS5681980A (en) 1981-07-04
AU6150380A (en) 1981-03-19
FR2465319A1 (fr) 1981-03-20
JPH02748U (da) 1990-01-05
DE3033203A1 (de) 1981-03-19
NL8004990A (nl) 1981-03-12
AU539090B2 (en) 1984-09-13
GB2058452B (en) 1983-10-05
IT1163710B (it) 1987-04-08
DK349780A (da) 1981-03-11
IT7925569A0 (it) 1979-09-10
DK159349C (da) 1991-03-11
FR2465319B1 (da) 1985-03-08
CA1168741A (en) 1984-06-05
BE885167A (fr) 1981-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cho et al. Achieving over 4% efficiency for SnS/CdS thin-film solar cells by improving the heterojunction interface quality
Zhang et al. Effects of annealing ZnO films prepared by ion-beam-assisted reactive deposition
Wu et al. Interdiffusion of CdS and Zn 2 SnO 4 layers and its application in CdS/CdTe polycrystalline thin-film solar cells
US6094292A (en) Electrochromic window with high reflectivity modulation
Nagatomo et al. Electrical and optical properties of vacuum-evaporated indium-tin oxide films with high electron mobility
Kamijoh et al. Single crystal growth and characterization of LiInSe2
US8257561B2 (en) Methods of forming a conductive transparent oxide film layer for use in a cadmium telluride based thin film photovoltaic device
CN103343318B (zh) 太阳能电池的光吸收层的制备方法
US4650921A (en) Thin film cadmium telluride solar cell
CN102906299A (zh) 基于硫属化物的材料和在真空下使用后硫属元素化技术制备这些材料的方法
US4734381A (en) Method of making a thin film cadmium telluride solar cell
EP0612112B1 (en) Process of producing a chalcopyrite semiconductor film
DK159349B (da) Foto-elektrisk celle
US4709466A (en) Process for fabricating thin film photovoltaic solar cells
Kim et al. Electrical and optical properties of vacuum-evaporated CdS films
EP2403016B1 (en) Methods of forming a conductive transparent oxide film layer for use in a cadmium telluride based thin film photovoltaic device
US4095004A (en) Process for low temperature stoichiometric recrystallization of compound semiconductor films
JP3431388B2 (ja) カルコパイライト構造半導体薄膜の製造方法
Neumann et al. Niobium‐doped TiO2 films as window layer for chalcopyrite solar cells
JP2928016B2 (ja) 透明導電膜の成膜方法
George et al. Reactively evaporated copper sulphide films
JPH1064925A (ja) 化合物半導体薄膜とその製造方法及び太陽電池
Delahoy et al. Evidence for CdTe 1− x S x compound formation in CdTe solar cells from high-precision, temperature-dependent device measurements
RU2459012C2 (ru) Способ изготовления тонких пленок на основе моносульфида самария
Sebastian et al. Chemical vapour transport by gas (CVTG): optimization of the system for CdS thin film deposition

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed