Otrzymywanie i właściwości warstw a-Si:H do zastosowań w fotowoltaice

• Autorzy: Pieczyńska E. , Boszkowicz P. , Jurzecka-Szymacha M.

Warianty tytułu

EN

Properties of amorphous silicon layers (a-Si:H) deposited by plasma assisted CVD

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem, budową i właściwościami amorficznych, uwodornionych warstw krzemowych, a-Si:H. Wykonane badania dotyczą warstw otrzymanych z zastosowaniem metody chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmy (metoda PACVD). Badaniom poddano serię warstw osadzonych, w różnych temperaturach, na podłożu monokrystalicznego krzemu. W ocenie budowy i właściwości warstw wykorzystano metodę mikroskopii skaningowej (SEM) oraz techniki spektroskopowe: spektroskopię absorpcyjną w podczerwieni (FTIR), spektroskopię dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS) i spektroskopię elipsometryczną. Uzyskane wyniki pokazują, że obserwowane zależności pomiędzy temperaturą procesu PACVD a mierzonymi właściwościami warstw nie są monotoniczne. Większość mierzonych parametrów pokazuje zmianę monotoniczności dla warstw otrzymanych w temperaturach z zakresu 150÷350 ºC. Za szczególnie ważny rezultat należy uznać, że wygrzewanie warstw w temperaturze 300 ºC nie zmienia ich parametrów optycznych.

EN

Amorphous silicon layers, containing hydrogen (a-Si:H), are important material for photovoltaics. The layers to be used in the production of highly effective solar cells must possess some relevant properties: density, chemical composition (H content), optical parameters and thickness. The most important optical parameters include: absorption coefficients, refractive index and optical gap. The studies on receiving a-Si:H layers with optimal parameters are conducted in many laboratories. The aim of the present studies is to complete a state of knowledge on a-Si:H layers by the results obtained for the layers deposited by Radio-Frequency Plasma-Assisted Chemical Vapour Deposition (RF PACVD). Technological parameters of the processing have been optimized, and structure and properties of the layers deposited at various temperatures have been investigated. The results show that the temperature is an important technological parameter, which does not affect the layer growth rate significantly, but influences the optical parameters. The observation that the optical parameters of the layers obtained in the RF PACVD do not change by annealing, is considered as a particularly important outcome of the research. The measurements of optical parameters were performed using spectroscopic ellipsometer JA Woollam Co., Inc.. M-2000 of the spectral range from 193 to 1690 nm.

Słowa kluczowe

PL

amorficzny krzem (a-Si:H); Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition PACVD; PACVD; elipsometria

EN

Amorphous silicon layers; Radio Frequency Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition; RF PACVD; solar cells; ellipsometry

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 4
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Pieczyńska E.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Boszkowicz P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Jurzecka-Szymacha M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Bibliografia

• [1] Azzam R. M. A and Bashara .N. M.: Elipsometry and polarized light, Amsterdam, North-Holland, 1987.
• [2] Bartella J., Schroeder. J., Witting. K.: Characterization of ITO and TIOxNy film by spectroscopic elipsometry, spectraphotometry and XPS, „Applied Surface Science”, nr 179, 2001, s. 181–190.
• [3] Bertin. F. et al.: Spectroscopic ellipsometry with compensator and X-ray, „Thin Solid Films”, nr 313-314, Luty 1998, s. 68–72.
• [4] Brudzewski K.: Wstęp do elipsometr ii, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1983.
• [5] Cross R. B. M., Pease T. J., Oxley D.P., Clough F.J., Sankara Narayanan E. M.: Low Temperature (150°C) a-Si:H films for large area electronic applications, Emerging Technologies Research Centre De Montfort University.
• [6] Goh B.T., Ngoi S. K., Yap S. L., Wong Ch. S., Rahman S.A.: Effect of energetic ion beam irradiation on structural and optical properties of a-Si:H thin films, „Thin Solid Films”, nr 529, Luty 2013, s. 159–163.
• [7] Jellison Jr G. E. et al.: Characterization of thin-film amorphous semiconductors using spectroscopic ellipsometry, „Thin Solid Films”, nr 377–378, Grudzień 2000, s. 68–73.
• [8] Jellison Jr G.E., Modine F. A.: Parameterization of the optical functions of amorphous materials in the interband region, “Applied Physics Letters”, nr 79, Maj 1996, s. 371–373.
• [9] Korevaar B.A et al.: High hole drift mobility in a-Si:H deposited at high growth rates for solar cell application, “Journal of Non-Crystalline Solids”, nr 266–269, Maj 2000, s. 380–384.
• [10] Kroll U., Meier J., Shah A., Mikhailov S., Weber. J.: Hydrogen in amorphous and microcrystalline silicon films prepared by hydrogen dilution, „Journal of Applied Physics”, tom 80, nr 9, 1996.
• [11] Mahan A.H., Yang J., Guha S., Williamson D. L., Structural changes in a-Si:H film crystallinity with high H dilution, „Physical Review”, tom 61, nr 3, Styczeń 2000, s. 1677–1680.
• [12] Trung T.Q et al.: The effects of hydrogen dilution on structures of Si:H thin films deposited by PECVD, „Journal of Physics”, tom 187, nr 1, 2009.