Właściwości aplikacyjne amorficznych warstw na bazie krzemu podwyższające sprawność ogniw słonecznych

• Autorzy: Swatowska, B. , Kluska, S. , Panek, P.

Warianty tytułu

EN

Application properties of amorphous thin films based on silicon increasing the efficiency of solar cells

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono omówienie najważniejszych, z punktu widzenia ich przyszłego zastosowania w ogniwach słonecznych, właściwości amorficznych warstw uwodornionych typu a-Si:C:H, a-Si:N:H czy też a-SiCN:H. Do wytwarzania wymienionych warstw zastosowano metodę chemicznego osadzania z fazy gazowej PECVD. Mieszaniny reakcyjne to: CH₄+SiH₄, NH₃+SiH₄ oraz CH₄+SiH₄+NH₃. Analizie poddano właściwości strukturalne, morfologiczne i optyczne warstw. Określono zarówno ich skład chemiczny atomowy i wagowy, zawartość wiązań wodorowych, a także wyznaczono parametry optyczne:współczynnik załamania n, przerwę optyczną Eg oraz współczynnik odbicia efektywnego R_eff. Uwzględniając rolę pokryć antyrefleksyjnych w ogniwach słonecznych analizowano wpływ wybranych parametrów warstw na właściwości aplikacyjne ogniw PV. Warstwa antyrefleksyjna o odpowiednim współczynniku załamania, grubości oraz współczynniku odbicia może podwyższyć sprawność ogniwa nawet o 30% względnych.

EN

This paper provides an overview of the most important characteristics of the hydrogenated amorphous layers type a-Si:C:H, a-Si:N:H and a-SiCN:H, of the points of view of their future applications in solar cells. For the preparation of these thin films was applied method of chemical vapor deposition PECVD. Gaseous mixtures used: CH₄+SiH₄, NH₃+SiH₄ and CH₄+NH₃+SiH₄. The structure, morphology and optical properties of layers were analyzed. Defined in both their atomic and weight chemical composition, the content of hydrogen bonding, as well as optical parameters were determined: refractive index n, energy gap Eg, effective reflection coefficient R_eff and thickness d. Taking into account the role of antireflective coatings for solar cells, the influence of selected parameters of layers on PV cells properties was analyzed. Antireflective coating of suitable refractive index, thickness and reflectance coefficient may increase cell efficiency by up to 30% relative.

Słowa kluczowe

PL

amorficzne warstwy uwodornione; krzemowe ogniwa słoneczne; pokrycia antyrefleksyjne

EN

amorphous hydrogenated thin films; silicon solar cells; antireflective coatings

• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 54, nr 5
• Strony: 37-40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., wykr.

Twórcy

autor

Swatowska, B.

• Katedra Elektroniki

autor

Kluska, S.

• Katedra Fizykochemii i Modelowania Procesów, AGH w Krakowie

autor

Panek, P.

• PAN, Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Kraków

Bibliografia

• [1] Hamakawa Y., „Thin - Film Solar Cells: next generation photovoltaics and its applications", Springer Verlaq, Berlin 2004.
• [2] Hartmann H., R. Mach, В. Selie, „Wide Gape II-VI Compounds as Electronic Materials.", Current Topics in Material Sci. 9, Wyd. E. Kaldis-Amsterdam, North Holland Publ. Co., Amsterdam 1982.
• [3] Michalski A. J., „Fizyczne podstawy otrzymywania powłok z fazy gazowej", Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000.
• [4] Lipiński M., i in., „Optimisation of SiNx:H layer for multicrystalline silicon solar cells", Opto-Electron. Rev., 12 (1), pp. 41-44, 2004.
• [5] Duerinckx F., J. Szlufcik, „Defect passivation of industrial multicrystalline solar cells based on PECVD silicon nitride", Sol. Energ. Mat. Sol. C, 72, pp. 231-246, 2002.
• [6] Stapiński Т., В. Swatowska, S. Kluska, E. Walasek, „Optical and structural properties of amorphous silicon-carbon films for optoelectronic applications", Applied Surface Science 238, pp. 367-374, 2004.
• [7] Green M. A., „Solar Cells. Operating Principles, Technology and System Applications", The University of New South Wales, Kensington 1986.
• [8] Stapiński Т., В. Swatowska, „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), pp. 905-911, 2008.
• [9] Swatowska В., S. Kluska, „Possibilities of a-SiCN:H thin films applications", Microelectronic materials and technologies, Vol. 1, monograph ed. Zbigniew Suszyński, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, Koszalin 2012, no. 231, pp. 318-328.
• [10] Morigaki К., H. Hikita, M. Yamaguchi, Y. Fujita, „The structure of dangling bonds having hydrogen at a nearby site in a-Si:H", J. Non-Cryst. Solids, 227-230, pp. 338-342, 1998.
• [11] Stapiński Т., В. Swatowska, „Amorphous hydrogenated silicon-carbon as new antireflective coating for solar cells", J. Non-Cryst. Solids, 352, pp. 1406-1409, 2006.
• [12] Swatowska В., Т. Stapiński, „Amorphous hydrogenated silicon-nitride films for applications in solar cells", Vacuum, 82, pp. 942-946, 2008.
• [13] Ptak-Małysiak U., M. Lipiński, P. Panek, „Wpływ pasywacji powierzchni krzemu na parametry ogniw słonecznych", Elektronika 11, pp. 16-17, 1993.