RO128030B1 - Metodă de obţinere a unui electrod transparent din zno pentru celule solare, prin arc termoionic - Google Patents

Description

Orice persoană are dreptul să formuleze in scris și motivat, la OSIM, o cerere de revocare a brevetului de invenție, în termen de 6 luni de la publicarea mențiunii hotărârii de acordare a acesteia

RO 128030 Β1

Invenția se referă la o metodă de obținere a unui electrod transparent din ZnO pentru celule solare, pe suport flexibil, prin evaporare cu arc termoionic în vid, și se referă în special la un proces de depunere fizică din stare de vapori a unor filme care să constituie electrozii transparenți și conductori ai celulelor solare de tip CIS (Cu, In, Se).

Depunerile de filme subțiri de grosime 450...1000 nm, formate din ZnO, se folosesc pentru producerea celulelor fotovoltaice pe bază de compozite CIS. Acestea trebuie să fie depuse pe suporturi flexibile (Kapton), pentru a asigura versatilitatea celulelor solare. Filmele de acest tip sunt generate pentru funcționarea celulelor solare, pe substraturi flexibile, asigurând un cost de producție redus și o eficiență ridicată.

Pentru funcționarea celulei solare, prezintă un mare interes alegerea materialelor care să constituie electrodul inferior (film flexibil din nichel) și electrodul superior (film flexibil din oxid de zinc) cu două funcții: (i) conductivitate mărită și (ii) transparență crescută în domeniul vizibil.

Având în vedere costurile semnificative asociate celulelor solare pe bază de siliciu monocristalin, un efort substanțial a fost alocat cercetării în domeniul utilizării materialelor semiconductoare alternative. O variantă adoptată pe scară largă a fost utilizarea filmelor subțiri de tip siliciu-hidrogen, fie în formă microcristalină, fie amorfă, care conțin și alte elemente, cum ar fi azot, carbon, germaniu, cositor etc. în plus, o varietate de compuși de tip semiconductori binari, compuși ternari și cuaternari, au fost utilizați la scară a largă la producerea de dispozitive fotovoltaice; combinații de interes special includ compuși de tipul: ll/VI, lll/V, l/lll/VI și ll/IV/V.

Un compus deosebit de valoros pentru a fi utilizat în dispozitive fotovoltaice, de tip semiconductor ternar, este compusul de tip Ι/ΙΙΙΛ/Ι, diselenită de cupru-indiu (CulnSe₂ sau CIS). Acest compus are coeficienți mari de absorbție optică peste o mare parte a spectrului solar, și poate absorbi 90% din spectrul solar util într-o grosime de mai puțin de 1000 nm.

Proceduri exemplificatoare pentru prepararea de dispozitive fotovoltaice inclusiv straturi semiconductoare CIS sunt raportate în SUA, prin documentele: US 4335266, Mickelsen et al.; US 4581108, Kapur et al. și US 4465575, Love et al.

O metodă de preparare a unui film CIS prin pulverizare magnetron în descărcare în curent continuu, mai întâi de cupru și apoi de indiu utilizând catozi separați, urmate de încălzire a filmului compozit, în prezența unui gaz care conține seleniu, este prezentată în documentul US 4798660 (Ermer et al ).

Structura celulei de bază a unei celule solare CIS cuprinde un electrod frontal ZnO transparent, un strat subțire de CdS interfacial, un strat absorbant de CulnSe₂ și un electrod secundar din Mo sau Ni. Eficiența acestor dispozitive și densitatea de putere ce rezultă din modulele cu suprafețe mari de CIS este puternic dependentă de un număr mare de factori, inclusiv efectul electrodului frontal cu privire la densitatea fotocurentului din celulă, pierderile rezistive ale modulelor. Modulele solare ce conțin filme subțiri presupun cerințe stricte cu privire la proprietățile straturilor conductoare transparente. în structurile celulelor ce conțin filme subțiri, stratul transparent conductor de obicei acționează atât ca un transmițător optic, cât și ca un electrod conductor. Conductorul transparent trebuie să aibă o transmisie ridicată în spectrul de absorbție al filmului semiconductor absorbant, de exemplu, CIS. CIS are banda interzisă optică de aproximativ 1 eV, astfel că este esențial ca materialul conductor să transmită în totalitate lungimile de unde mai mari (roșu) ale spectrului solar, care necesită ca efectele de absorbție să fie minime. Structurile celulelor solare CIS sunt, de obicei, structuri heterojoncțiune capabile de a fi receptive la cea mai scurtă lungime de undă a spectrului solar albastru, care impune ca materiale conductoare transparente pe cele cu lățime de bandă largă, alese astfel încât să transmită radiațiile cu lungime de undă mai scurte. A treia cerință optică, adesea dorită din partea conductorului transparent, este un indice de refracție adecvat optic și structura de suprafață ales/aleasă astfel încât să reducă la minimum reflecția optică.

RO 128030 Β1

Concepției de module bazate pe filme subțiri îi lipsesc de obicei grilele frontale de 1 colectare a curentului, prin urmare rezistența foii de electrod conductor transparent este mult mai importantă în module individuale decât în celulele solare grid. în special, rezistența foii 3 joacă un rol important în determinarea puterii maxime realizabile pentru un modul. Pentru module CIS de putere mare, densități ale fotocurentului pe ordinul a 40 mA/cm² necesită 5 electrozi de înaltă conductivitate pentru a minimiza pierderile rezistive. Structurile de celule solare cu filme subțiri rezolvă cerințele stricte optice și electrice de pe conductoarele 7 transparente, prin adăugarea de straturi suplimentare optice în structura celulei. De exemplu, o structură de celule obișnuită CIS încorporează un conductor transparent optimizat pentru 9 conductanță și claritate optică, și utilizează separat un strat antireflexie, cum ar fi SiO_x, pentru a optimiza fotocurentul celulei. Utilizarea de conductor separat transparent și straturi antireflexie 11 adaugă complexitate și costuri suplimentare procesului de fabricație al modulului. Un factor suplimentar care trebuie să fie luat în considerare în optimizarea electrozilor transparenți pentru 13 fabricarea unui modul de celule solare este efectul filmului electrod asupra conectorilor electrici între celulele modulului. Este esențial să existe un contact cu rezistență scăzută dintre fața 15 electrodului unei celule și electrodul din spate al celulei adiacente. în plus, stratul de electrod transparent ar trebui să fie ușor de fabricat. 17

Depunerea filmelor subțiri de ZnO se poate face prin numeroase metode, dintre care cele mai folosite sunt cele care utilizează fenomenul de pulverizare cu plasmă a țintelor. 19 Pulverizarea este un fenomen prin excelență superficial, iar materialul de pulverizat rămâne tot timpul în starea solidă inițială. în timpul procesului tehnologic se va pulveriza materialul de 21 interes (ZnO), dar pe substratul supus depunerii, gazul de lucru utilizat pentru producerea plasmei (Ar, He etc.) se va regăsi în structura filmului depus, ducând la formarea de defecte. 23

Prin documentul JP 2000273617 (A) este cunoscută o metodă de realizare a unui electrod transparent din oxid de zinc, printr-o fază de vaporizare a unei încărcături de ZnO prin 25 descărcare cu arc electric între un anod și un catod alimentați electric de la o sursă de curent continuu, într-o cameră de vid, în prezența unui gaz inert (argon), iar documentul US 373708 27 prezintă o metodă similară, de producere a unui electrod transparent, prin vaporizarea unei încărcături de zinc sau oxid de zinc, realizată prin producerea unei plasme prin arc electric de 29 descărcare la tensiune înaltă, în prezența unui gaz inert și a unui gaz oxidant (aer sau oxigen).

De asemenea, documentul JP 2002246621 (A) prezintă un electrod transparent, din pulbere 31 de oxid de zinc, cu o grosime corespunzătoare unei rezistivități de circa 1 kQ-m.

Metodele de depunere prin evaporare în vid au avantajul că nu utilizează gaze buffer 33 în camera de depunere, ceea ce face ca incluziunile gazoase în depuneri să fie practic absente, și aceasta cu atât mai mult cu cât presiunea din camera de depunere este mai mică. 35

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unei metode de depunere a oxidului de zinc pe un substrat prin arc termoionic în vid, care să permită obținerea 37 unui electrod de oxid de zinc cu o transparență adecvată, dar și cu o conductivitate electrică adecvată utilizării pentru panouri fotovoltaice, în mod economic. 39

Filmele transparente și conductoare, depuse prin metoda propusă în cadrul acestei invenții, pot fi utilizate pentru realizarea celulelor fotovoltaice de tip CIS, și vor fi testate în condiții de 41 iluminare în mediu natural, cu expunere la lumina intensă și intemperii.

Metoda propusă constă în generarea filmelor cu stoichiometrie controlată de oxid de 43 zinc, și se referă la utilizarea de oxid de zinc în producerea de dispozitive fotovoltaice.

Metoda propusă a fi folosită este aceea a descărcărilor termoionice în vid (TVA) înaintat 45 în materialul evaporat prin bombardament electronic, și depus sub formă de atom și ioni pe substrat, în condițiile monitorizării energiei ionilor materialului de depus și a concentrației 47 stoichiometrice a filmului din oxid de zinc, prin controlul fluxului de oxigen în timpul depunerii.

RO 128030 Β1 într-o primă variantă a metodei, depunerea se realizează prin vaporizarea unei încărcături de pulbere de ZnO cu concentrația atomică de 30...35% O relativ la Zn, plasată întro nacelă din TiB₂ utilizată ca anod de descărcare electrică, deasupra căreia este plasat substratul de depunere, la 250...300 nm de aceasta, care este apoi încălzit la circa 200°C, iar parametrii de lucru ai evaporatorului cu arc termoionic sunt reglați corespunzător obținerii unei viteze de creștere a filmului de ZnO de 0,05...0,1 nm/s.

într-o a doua variantă a metodei, depunerea este realizată prin vaporizarea unei încărcături de pulbere de ZnO cu concentrația atomică de 45...50% O relativ la Zn, plasată într-o nacelă din TiB₂, iar parametrii de lucru ai evaporatorului cu arc termoionic în vid sunt reglați corespunzător obținerii unei viteze de creștere a filmului de ZnO de 1,5...2 nm/s, prin introducerea în timpul depunerii a unui flux de oxigen cu o viteză de curgere de 0,1...1 m/s, astfel încât să fie menținută în cameră o presiune totală de 2...5x10³ Pa.

Metoda conform invenției prezintă avantajul că, în cazul utilizării arcului termoionic în vid, vaporii materialului de depus sunt creați folosind un flux de electroni accelerați la tensiune înaltă (1...5 kV), făcând posibilă aprinderea plasmei la curent scăzut (sute de mA). Curentul ridicat, folosit în alte descărcări de tip arc catodic, conduc la formarea aglomerărilor de materiale cu rugozitate mare, fiind necesară o filtrare specială pentru devierea clusterilor de material care s-ar putea depune pe stratul în creștere. Din acest punct de vedere, sistemul TVA este superior arcurilor în plasmă cunoscute.

Un alt avantaj important al metodei TVA este gradul de controlabilitate a energiei ionilor și a fluxului prin parametrii plasmei. Aceasta se datorează faptului că plasma TVA este localizată și ionii se deplasează în vid în linie dreaptă până la pereții/substraturile legate la pământ. Energia le este dată de potențialul plasmei, ușor de controlat de curenții arcului, filamentului și de tensiunea anodică.

Invenția este prezentată pe larg în continuare, în legătură și cu fig. 1...7, ce reprezintă:

- fig. 1, schema instalației experimentale pentru realizarea electrozilor transparenți de

ZnO;

- fig. 2, grosimea filmelor de ZnO în cazul unei viteze de depunere de 0,05...0,1 nm/s și a unei presiuni de lucru de 1...3x10³ Pa;

- fig. 3, concentrația atomică relativă a oxigenului în filmul de ZnO în cazul unei viteze de depunere de 0,05...0,1 nm/s și a unei presiuni de lucru de 1...3x10³ Pa;

- fig. 4, transmisia optică a filmului de ZnO în cazul unei viteze de depunere de 0,05...0,1 nm/s și a unei presiuni de lucru de 1...3x10³ Pa;

- fig. 5, grosimea filmelor de ZnO în cazul unei viteze de depunere de 1,5...2 nm/s, cu adiționare de O în camera de depunere și realizarea unei presiuni de 3...5x10³ Pa;

- fig. 6, concentrația atomică relativă a oxigenului în filmul de ZnO în cazul unei viteze de depunere de 1,5...2 nm/s, cu adiționare de O în camera de depunere și realizarea unei presiuni de 3...5x10³ Pa;

- fig. 7, transmisia optică a filmului de ZnO în cazul unei viteze de depunere de 1,5...2 nm/s, cu adiționare de O în camera de depunere, cu realizarea unei presiuni de 3...5x10³ Pa.

Principiul de bază al arcului termoionic în vid este aprinderea unei plasme de arc în vaporii materialului de interes.

Conform invenției, într-o primă variantă a metodei, depunerea se realizează prin vaporizarea unei încărcături de pulbere de ZnO cu concentrația atomică de 30...35% O relativ la Zn, plasată într-o nacelă din TiB₂ utilizată ca anod de descărcare electrică, deasupra căreia este plasat substratul de depunere, la 250...300 nm de aceasta, care este apoi încălzit la circa 200°C, parametrii de lucru ai evaporatorului cu arc termoionic fiind reglați corespunzător obținerii unei viteze de creștere a filmului de ZnO de 0,05...0,1 nm/s.

RO 128030 Β1 într-o a doua variantă a metodei, depunerea este realizată prin vaporizarea unei 1 încărcături de pulbere de ZnO cu concentrația atomică de 45...50% O relativ la Zn, plasată într-o nacelă din TiB₂, iar parametrii de lucru ai evaporatorului cu arc termoionic în vid sunt 3 reglați corespunzător obținerii unei viteze de creștere a filmului de ZnO de 1,5...2 nm/s, prin introducerea în timpul depunerii a unui flux de oxigen cu o viteză de curgere de 0,1...1 m/s, 5 astfel încât să fie menținută în cameră o presiune totală de 2...5x10³ Pa.

Un element de originalitate a metodei constă în faptul că energia introdusă în sistem, 7 pentru aprinderea plasmei, este dată simultan de un tun electronic și de o sursă de tensiune înaltă. Crearea de vapori este obținută prin încălzirea materialului care este în fapt anodul, cu 9 electroni accelerați între electrozi. Prin acest bombardament electronic, materialul este evaporat cu viteză de evaporare mică, și nu se produc formațiuni de particule, spre deosebire de 11 plasmele de arc standard. Metoda TVA este foarte eficientă prin faptul că filmele obținute folosind această tehnologie se caracterizează printr-un grad foarte ridicat al aderenței, densității 13 și purității.

Dispozitivul experimental pentru realizarea depunerilor prin metoda TVA constă într-un 15 catod la potențial zero, un filament de Wolfram încălzit cu o sursă externă, înconjurat de un cilindru tip Wehnelt, pentru focalizarea electronilor, și anodul, care este de obicei o nacelă în 17 care se află materialul de depus, în stare de pulbere.

După cum s-a menționat, este posibil a se depune materiale conductoare, printre care 19 nichel, fier, cupru etc., în condiții de puritate crescută (în vid înaintat).

Evaporarea se face sub temperatura de topire a materialului. 21

Depunerea se poate face cu atomi neutri, evaporați din suprafața materialului.

Depunerea se poate face și prin generarea plasmei în vaporii produși, către substrat 23 sosind atât atomi neutri, cât și ioni din materialul de depus.

Ionii generați în plasmă se pot accelera aplicând un potențial de ordinul sutelor de volți 25 pe suportul izolat electric. Se pot aplica tensiuni mari pe probe (ioni de energie mare), controlând tensiunea anodică prin reducerea curentului de încălzire a filamentului emisiv (l_f). 27

Potrivit invenției, sistemul de evaporare este format din: un suport rotativ 1, încălzit, utilizat pentru fixarea substraturilor flexibile; un dispozitiv pentru introducerea gazului adițional 29 (oxigen), format dintr-un tub circular din oțel inoxidabil 2, având orificii de diametru 0,5...1 mm, dispuse la intervale de 10...20 mm; un catod încălzit 3, din fir de W, de diametru 1...2 mm, 31 alimentat cu ajutorul unei surse de curent alternativ 4, care poate genera curent în domeniul 0...150 A și 0...24 V; o nacelă 5 din material TiB₂ în care se introduce pulberea ZnO și care 33 constituie anodul descărcării în arc termoionic în vid; bara de wolfram 6, de diametru 2...4 mm și lungime 50...100 mm, care suportă nacela din TiB₂ și care, datorită diametrului redus, 35 limitează transmiterea căldurii către incintă; cilindrul din material inoxidabil refractar 7, ce are rolul de a focaliza electronii generați de catodul încălzit; rezistența de balast 8 de valoare 37

30...120 Ω, cu rolul de stabilizare a plasmei produse în vaporii de oxid de zinc; sursa de tensiune înaltă 9, care poate genera curenți de 0...4 A la tensiuni de 0...5 kV; reductorul de gaz 39 10, butelia de oxigen 11, sistemul de vidare 12, care asigură, prin intermediul unei pompe de vid preliminar cuplată cu o pompă de difuzie cu ulei, un vid rezidual de 10⁵ Pa, și camera de 41 depunere 13, cu pereți din oțel inoxidabil, răcit cu apă.

în detaliu, se poate obține un film ZnO prin variația parametrilor de descărcare, astfel: 43

a) Temperatura filamentului. Se încălzește un anumit catod din wolfram cu un curent variabil, furnizat de sursa externă de curent mare (l_f) și tensiune mică (V_f) - această încălzire 45 asigurând un curent de emisie termoelectronică a catodului în spațiul din preajma sa. Să presupunem că tensiunea aplicată este de V_f, iar curentul este l_f. Puterea introdusă este l_fV_f 47

RO 128030 Β1 care asigură o creștere a temperaturii filamentului până la valoarea T_f determinată de egalarea acestei puteri introduse cu puterea disipată. Presupunând că principalul fenomen de disipare este radiația termică determinată de εδΤ⁴ , obținem următoarea ecuație care determină temperatura filamentului:

l_fV_f = εδΤ⁴ => Vf²/Rf = εδΤ⁴ (1) unde: e - emisivitatea termică a filamentului, δ - constanta Ștefan-Boltzmann,

T_f - temperatura filamentului,

R_f - rezistența filamentului.

Se observă faptul că, variind tensiunea aplicată pe filament, putem varia temperatura filamentului. Cum curentul termoemis de filament variază după legea Richardon Dushman, care spune că:

l_em ~ exp(O/kT_f) ~ exp[-O(R_fe5/k⁴V_f ²)^1/4] (2) unde: l_em - curentul termoemis de filament,

Φ - lucrul de ieșire al wolframului folosit ca material catodic (energia cheltuită pentru extragerea unui electron), k-constanta Boltzmann.

b) Tensiunea aplicată pe anod\/₃ accelerează electronii termoemiși de catod.

Acești doi parametri (T_f și V_a) pot fi variați după dorință în timpul depunerii. în cazul în care curentul ce este dirijat către anod (determinat atât de curentul termoemis de catod, cât și de potențialul aplicat pe anod) este l_d, atunci când aplicăm o tensiune pe acesta egală cu V_a, energia introdusă în anod prin bombardamentul electronic este l_dV_a, care se disipă în principal prin radiație termică, iar temperatura anodului va fi dată de ecuația:

ΐΧ = εδΤ₃ ⁴ ’ (3) viteza de evaporare a atomilor din anod fiind dată în principal de:

V_ev ~ Aexp(-B/kT_a) = A exp[-B(e5/l_dV_ak⁴)^1/4j (4) unde A și B sunt constantele caracteristice materialului de evaporat, iar V_ev este viteza de evaporare egală cu numărul de atomi evaporați într-o secundă de pe unitatea de suprafață a anodului.

în cazul depunerii cu plasmă, ionii ce sosesc la probe pot fi accelerați și prin aplicarea unui potențial negativ pe probe (tensiune de polarizare), care mărește energia ionilor ce bombardează filmul ZnO în timpul creșterii. Sursa pentru polarizare trebuie să asigure o tensiune de ~ 500...1000 V la un curent de 10...100 mA.

Acești ioni energetici pot provoca o înlăturare a atomilor care nu sunt bine integrați în structura cristalină care se formează, pe de o parte, și pot provoca o încălzire locală a atomilor care capătă astfel o mobilitate mai mare, ceea ce duce la o mai bună organizare a lor în rețea, pe de altă parte.

Prin alegerea adecvată a punctului de funcționare stabilă a descărcării în arc termoionic în vid, este posibil să se controleze energia ionilor care au bombardat stratul în timpul creșterii, în acest mod se pot depune filme stoichiometrice cu viteze de ordinul nanometrilor pe secundă, la concentrații relative foarte variate.

Pentru aceasta trebuie ca instalația să asigure un vid de cel puțin 5x10³ Pa, să fie asistată de o sursă electrică de joasă tensiune (variabilă în domeniul 0...24 V), curent mare (0...150 A), și de o sursă de înaltă tensiune (0...5 kV) și de curent mediu (0...4 A).

Substraturile pe care se vor depune straturile trebuie să fie încălzite la 200 ± 20°C și să se rotească în timpul depunerii. Suportul lor trebuie montat izolat, pentru a se putea aplica tensiuni de accelerare a ionilor ce vin la substraturi, pentru a obține un strat dens și aderent.

RO 128030 Β1

Exemplul 1 1

Se efectuează evaporarea pulberii de ZnO (puritate 99,99%) cu viteze de depunere în domeniul 0,05...0,1 nm/s, păstrând presiunea în camera de depunere la valori în domeniul 3

1.. .3x10³Pa. Grosimea totală a filmului depus, măsurat pe probe situate la distanțe de

X = 0, 50, 100, 150 și, respectiv, 200 mm față de o linie imaginară orizontală, având punct de 5 origine verticală corespunzătoare anodului din TiB₂, este ușor descrescătoare în domeniul

450.. .500 nm, așa cum se poate observa din fig. 2. 7

Raportul concentrațiilor relative de Zn și O determinat cu ajutorul microprobei EDS (energy dispersive spectroscopy - spectroscopie dispersivă de energii) nu se modifică 9 semnificativ. Așa cum se observă în fig. 3, concentrația atomică relativă a oxigenului crește monoton atunci când proba se depărtează de zona centrală de evaporare (X = 0), în timp ce 11 concentrația relativă a Zn descrește. Astfel, de la o concentrație atomică relativă de oxigen de aproximativ 30% în poziția X = 0, se obține o concentrație de oxigen de aproximativ 35% în 13 poziția X = 200 mm. în fig. 4 este prezentată transmisia optică prin filmul de ZnO. Rezistența filmelor obținute, măsurată cu metoda celor 4 puncte, a variat în domeniul 4...3,5 kQ-m. 15

Exemplul 2 în al doilea exemplu, viteza de evaporare a fost crescută de 2 ori, până la aproximativ 17

1.5.. .2 nm/s, în plus, introducându-se oxigen în camera de depunere, cu o viteză de curgere de 0,2...1 ml/s, în așa fel încât presiunea totală să fie în domeniul 3...5x10³ Pa. în acest nou regim 19 de lucru, grosimea totală a filmului compozit depus a variat în domeniul 950...1000 nm (fig. 5), cu o variație de maximum 5% între grosimea obținută în zona centrală, față de zona situată la 21 200 mm față de origine. Concentrația atomică relativă de oxigen față de Zn s-a situat în domeniul 45...50% (fig. 6). 23 în fig. 7 este prezentată transmisia optică prin filmul de ZnO, reziști vi tatea filmelor obținute fiind în domeniul 2...2,2 kQ-m. 25

Efectul creșterii concentrației de oxigen în filmele depuse poate fi explicat calitativ considerând particularitățile plasmei în vapori de ZnO: potențialele de ionizare ale celor 27 elemente sunt 17,06 eV la Zn și 13,61 eV la O. Astfel, un gaz format din atomi de O cere mai puțină putere electrică pentru a fi ionizat. Această situație este reflectată în puterea generată 29 de sursa de înaltă tensiune. La o tensiune aplicată pe electrozi de aproximativ 1,2 kV, curentul stabilit în descărcarea în arc este de ordinul a 1,5 A. Prin adiționarea de atomi de oxigen în 31 timpul depunerii, concentrația relativă de oxigen crește, obținându-se filme stoichiometrice ZnO.

în timpul procesului de evaporare a pulberii ZnO și introducerea simultană de oxigen, 33 am observat că filmul de ZnO nu este afectat drastic de presiunea totală în camera de reacție în domeniul 1...5x10³ Pa. O presiune reziduală mai mare poate conduce la creșterea 35 concentrației atomice de oxigen în filmul în formare.

Utilizând metoda descrisă mai sus, s-au realizat filme din ZnO de grosime 37

450.. .1000 nm, cu concentrații atomice relative de 30...35% oxigen și, respectiv, 45...50% oxigen, variind parametrii de depunere. 39

Claims (4)

1. Revendicări

   1. Metodă de obținere a unui electrod transparent din ZnO pentru celule solare, prin arc termoionic, printr-o fază de vaporizare a unei încărcături de oxid de zinc prin descărcare cu arc electric între un anod și un catod alimentați electric de la o sursă de curent continuu, într-o cameră vidată, urmată de depunerea pe substrat a vaporilor formați, caracterizată prin aceea că depunerea se realizează prin vaporizarea unei încărcături de pulbere de ZnO cu concentrația atomică de 30...35% O relativ la Zn, plasată într-o nacelă din TiB₂ utilizată ca anod de descărcare electrică, deasupra căreia este plasat substratul de depunere, la 250...300 nm de aceasta, care este apoi încălzit la circa 200°C, iar parametrii de lucru ai evaporatorului cu arc termoionic sunt reglați corespunzător obținerii unei viteze de creștere a filmului de ZnO de 0,05...0,1 nm/s.
2. 2. Metodă de obținere a unui electrod transparent din ZnO pentru celule solare, prin arc termoionic, printr-o fază de vaporizare a unei încărcături de oxid de zinc prin descărcare cu arc electric între un anod și un catod alimentați electric de la o sursă de curent continuu, într-o cameră vidată în care se introduce și un gaz oxidant, urmată de depunerea pe substrat a vaporilor formați, caracterizată prin aceea că depunerea este realizată prin vaporizarea unei încărcături de pulbere de ZnO cu concentrația atomică de 45...50% O relativ la Zn, plasată într-o nacelă din TiB₂ utilizată ca anod de descărcare electrică, deasupra căreia este plasat substratul de depunere, la 250...300 nm de aceasta, care este apoi încălzit la circa 200°C, iar parametrii de lucru ai evaporatorului cu arc termoionic în vid sunt reglați corespunzător obținerii unei viteze de creștere a filmului de ZnO de 1,5...2 nm/s, prin introducerea în timpul depunerii a unui flux de oxigen cu o viteză de curgere de 0,1...1 m/s, astfel încât să fie menținută în cameră o presiune totală de 2...5x10³ Pa.
3. 3. Metodă de obținere a unui electrod transparent din ZnO, conform revendicării 1 sau

   2, caracterizată prin aceea că nacela de TiB₂ este umplută cu pulbere de ZnO de puritate 99,99%, care generează o plasmă localizată în vapori de ZnO cu ioni de Zn și O care bombardează stratul de ZnO în timpul depunerii.
4. 4. Metodă de obținere a unui electrod transparent din ZnO, conform revendicării 1,2 sau

   3, caracterizată prin aceea că depunerea pe substrat este continuată până la obținerea unui strat transparent de ZnO de 450...1000 nm grosime.

   RO 128030 Β1