Wpływ trawienia plazmą na wybrane parametry cienkich warstw CdTe i SnO2 dla zastosowań fotowoltaicznych

• Autorzy: Lichograj R. , Olchowik J. M. , Lichograj P. , Czernik S.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.57

Warianty tytułu

EN

The influence of plasma etching on selected parameters of thin layers CdTe and SnO2 for photovoltaic applications

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Powszechnie wiadomo, iż w oddziaływaniu fotonów z materią może dojść do odbicia, absorbcji i przenikania. W rozwiązaniach fotowoltaicznych, możliwość pomiaru i kontroli tych zjawisk na poziomie badań i produkcji ma kluczowe znaczenie w odniesieniu do ich późniejszej wydajności. Możliwość kontroli grubości warstw w czasie ich nanoszenia metodą napylania magnetronowego, czy też ich redukowania stosując trawienie plazmą, pozwala na dobór optymalnych parametrów optycznych i elektrycznych tworzonych ogniw cienkowarstwowych. W niniejszej pracy trawiono plazmą cienkie warstwy CdTe i SnO2, naniesione we wcześniejszym etapie metodą rozpylania magnetronowego w próżni. Określono parametry technologiczne napylania magnetronowego i trawienia plazmą wpływające na właściwości warstw. Warstwy obrazowano przy użyciu AFM, natomiast pomiary grubości i pomiary współczynnika odbicia dokonano z wykorzystaniem elipsometrii. Przeprowadzone badania wykazały, że trawienie plazmą cienkich warstw w istotny sposób wpływa na zmianę ich refleksyjności (zarówno warstwy półprzewodnika ditlenku cyny jak i tellurku kadmu). Wykazano również ścisły związek użytej mocy i czasu trawienia z redukcją grubości warstwy. Obrazowanie AFM uwidoczniło zmiany w wielkości i ilości ziaren powierzchni trawionych warstw i wzrost ich nieregularności ułożenia, wraz ze zmieniającymi się parametrami procesu. Stwierdzono możliwość całkowitego usunięcia cienkich warstw w procesie trawienia plazmą i w efekcie możliwość uszkodzenia podłoża warstw trawionych co jednak wymaga dalszych badań w tym zakresie.

EN

It is well known that the reaction of photons with matter may lead to reflection, absorption and permeation. In the photovoltaic solutions, the ability to measure and control these phenomena at the level of research and production is crucial in terms of their performance and quality. The ability to control the thickness of the layers at the time of applying magnetron sputtering method or the plasma etching using a reduction allows for selection of the optimum optical and electrical parameters of the formed thin-layer cells. In this study, plasma was digested with thin layers of CdTe and SnO2, deposited by magnetron sputtering in a vacuum. Technological parameters of magnetron sputtering and plasma etching affecting the properties of layers have been specified. The layers were imaged using AFM, and the measurements of the thickness and reflectance measurements were made with the use of ellipsometry. The study showed the plasma etching of thin layers is an important contribution to change their reflectivity (both layers of semiconductors - tin dioxide and cadmium telluride). It was demonstrated the close relationship of the applied power and etching time with the reduction of the layer thickness. AFM imaging revealed changes in the size and number of grains etched surface layers and an increase of their irregular arrangement, together with changing process parameters. The possibility of complete removal of thin layers of plasma etching process, resulting in possible damage to the substrate etched layers has been stated, however, it requires further research in this area.

Słowa kluczowe

PL

tellurek kadmu; tlenek cyny; cienka warstwa; napylanie magnetronowe; rozpylanie jonowe; trawienie plazmowe; modyfikacja powierzchni; ogniwo fotowoltaiczne

EN

cadmium telluride; tin oxide; thin layer; magnetron sputtering; ion sputtering; plasma etching; surface modification; photovoltaic cell

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 2
• Strony: 275--287
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Lichograj R.

• Państwowa Szkoła Wyższa im. Papieża Jana Pawła II, Centrum Badań nad Innowacjami, Biała Podlaska

autor

Olchowik J. M.

• Politechnika Lubelska, Instytut Inżynierii Odnawialnych Źródeł Energii

autor

Lichograj P.

• Państwowa Szkoła Wyższa im. Papieża Jana Pawła II, Centrum Badań nad Innowacjami, Biała Podlaska

autor

Czernik S.

• Państwowa Szkoła Wyższa im. Papieża Jana Pawła II, Centrum Badań nad Innowacjami, Biała Podlaska

Bibliografia

• [1] Dąbrowski M., Frydrychowicz-Jastrzębska G.: Nowe materiały w fotowoltaicznym przetwarzaniu energii, Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej, 2006, s. 41-64.
• [2] Jastrzębska G.,: Ogniwa słoneczne. Budowa, technologia i zastosowanie, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 2013.
• [3] Gupta A., Parikh V., Alvin D., High efficiency ultra-thin sputtered CdTe solar cells, Solar Energy Materials and Solar Cells Volume 90, Issue 15, 2006, s. 2263–2271.
• [4] Batzill M, Diebold U.: The surface and materials science of tin oxide, Progress in Surface Science, 2005.