Właściwości przeciwzużyciowe amorficznych warstw a-Si:C:H stosowanych w ogniwach fotowoltaicznych

• Autorzy: Zimowski S. , Swatowska B. , Rakowski W.

Warianty tytułu

EN

Antiwear properties of amorphous a-Si:C:H layers on photovoltaic cells

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Amorficzne uwodornione warstwy na bazie krzemu i węgla a-Si:C:H pełnią rolę warstw antyrefleksyjnych w ogniwach fotowoltaicznych. Warstwy o grubości rzędu 100 nm zostały osadzone niskotemperaturową techniką PECVD na podłożach z krzemu monokrystalicznego i multikrystalicznego. Analiza składu chemicznego metodą spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni FTIR potwierdza obecność dużej ilości wiązań wodorowych w strukturze warstw. Przyczepność warstw do obydwu typów podłoży określono na podstawie testów zarysowania. Odporność na zużycie wyznaczono w teście tribologicznym w styku kula Al2O3–tarcza. Nałożenie warstwy a-Si:C:H obniża współczynnik tarcia do ok. 0,1 i zwiększa odporność na zużycie ok. 4 razy w stosunku do krzemu monokrystalicznego bez powłoki i w mniejszym stopniu w stosunku do krzemu multikrystalicznego.

EN

The amorphous hydrogenated silicon–carbon (a-Si:C:H) layers have been applied as the antireflective coating (ARC) in solar cells. The layers of 100 nm thickness were obtained on multi-crystalline (multi Si) and mono-crystalline (mono-Si) silicon substrates by the PECVD method. Microscopic analyses (SEM) of a-Si:C:H on mono-Si confirm the homogeneity of the layer and the uniformity and flatness of their surfaces. The FTIR data indicate that the a-Si:C:H layers are hydrogen rich. Hydrogen present in the layers may have passive defects in multi-Si. The adherence of the layers to the both substrates was examined by a scratch test. The resistance to abrasion was determined in ball-on-disc tests. The wear resistance and friction coefficient of these layers are dependent on the geometrical structure of the silicon wafers surface. The a-Si:C:H layers considerably increase (4 times) the wear resistance of the mono-crystalline silicon substrates and slightly the multi-crystalline silicon one. As they exhibit antiwear properties, they may also be applied as a protective layer for silicon solar cells.

Słowa kluczowe

PL

warstwa przeciwzużyciowa; ścieranie; zarysowanie; ogniwo fotowoltaiczne

EN

antiwear layer; abrasion; scratch; photovoltaic cell

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 3
• Strony: 263--273
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zimowski S.

autor

Swatowska B.

autor

Rakowski W.

• Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Akademia Górniczo-Hutnicza, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Maycoch P.: PV Market Update. Renewable Energy World 6 (4) (2003) 84.
• 2. Jorgensen G.J., Terwilliger K.M., DelCueto J.A. i in.: Moisture transport, adhesion, and corrosion protection of PV module packaging materials. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90 (2006), 2739-2775.
• 3. Frisson L. i in.: Proc. 5th European Photovoltaics, Adam Hilger, Bristol, 1986.
• 4. Stapiński T., Swatowska B.: a-Si:C:H and a-Si:N:H thin films obtained by PECVD for applications in silicon solar cells. J. Electron. Mater., 37(6) (2008), 905-911.
• 5. Lipiński M., i in.: Optimisation of SiNx: H layer for multicrystalline silicon solar cells. Opto-Electron. Rev., 12 (1) (2004), 41-44.
• 6. Duerinckx F., Szlufcik J.: Defect passivation of industrial multicrystalline solar cells based on PECVD silicon nitride. Sol. Energ. Mat. Sol. C, 72 (2002), 231-246.
• 7. Kang-Soo Han, Hyunju Lee, Donghwan Kim, Heon Lee: Fabrication of anti-reflection structure on protective layer of solar cells by hot-embossing method. Solar Energy Materials & Solar Cells 93 (2009), 1214-1217.
• 8. Won Seok Choi, Kyunghae Kim, Junsin Yi, Byungyou Hong: Diamond-like carbon protective anti-reflection coating for Si solar cell. Materials Letters 62 (2008), 577-580.