薄膜太陽能電池能譜EDS分析

大家好，小科來為大家解答以上問題。薄膜太陽能電池能譜EDS分析這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、CIGS太陽能電池基于銅、銦、鎵和硒[Cu(In，Ga)Se2薄膜。這種太陽能電池表現(xiàn)出優(yōu)異的效率，有潛力取代制造成本更高、尺寸更厚的硅基太陽能電池。

2、CIGS太陽能電池是通過在襯底(以前是玻璃，現(xiàn)在是聚合物)上形成多層薄膜來制造的，如圖1所示。鉬層和氧化鋅層形成電接觸電極。CIGS薄膜作為太陽光吸收層，一薄層硫化鎘形成P-N結(jié)。最常見的制造方法是同時或依次在襯底上蒸發(fā)或濺射銅、銦和鎵。蒸發(fā)的硒與膜層反應(yīng)，確定最終的合成膜層。

3、制造薄膜太陽能電池的主要挑戰(zhàn)是控制薄膜層的成分。商業(yè)化所需的膜結(jié)構(gòu)的可重復(fù)性是不確定的，這與電池的電性能一樣重要，電池的電性能取決于膜的精確組成。EDS分析可用于確定化學(xué)元素在整個裝置中的空間分布。

4、圖1:Cu(in，Ga)Se2薄膜太陽能電池(截面)的SEM圖像及其工作模式——光伏效應(yīng)。

5、實驗

6、可以在市場上買到的CIGS太陽能電池被分解提取出單一成分的一部分。觀察表面和斷面，用環(huán)氧樹脂鑲嵌和拋光觀察斷面。

7、鎢絲掃描電子顯微鏡用于檢測。表面分析初步采用20KV加速電壓確定元素組成。隨后的輪廓分析使用5kv加速電壓來減小有源區(qū)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)基質(zhì)的大部分主要材料是聚合物時，有必要保持低電荷水平。即使在這個水平上，即使出現(xiàn)少量電荷，仍然需要漂移補償作為面積分布分析。

8、結(jié)果

9、二維表面觀測

10、在拆卸電池的過程中，一些CIGS材料從基板上剝落(圖2a)。這為測量提供了難得的機會。(1)樣品的頂層，(2)下層的金屬基底，和(3)金屬表面電接觸材料。圖2b:選定區(qū)域的多點光譜分析

11、圖2a:剝離的CIGS材料表面的二維觀察。

12、圖2b:CIGS材料最上表面的EDS光譜分析。自動多點分析。

13、表CIGS材料頂面元素組成定量分析結(jié)果

14、薄膜上的位置1和2的材料成分相同，主要成分是銦和硒以及少量的銅和鎵。由于氧化鋅和硫化鎘的薄層特性，只測量了少量的鋅、氧、鎘和硫。

15、金屬接觸層上的位置3似乎是銀色油漆。

16、薄膜去除的位置4顯示了薄膜生長的鉬基體。

17、圖3: CIGS截面包含所有計數(shù)的X射線元素的表面分布，低加速電壓下掃描電鏡圖像為5kv。

18、剖面觀察和分析

19、小功率

20、通過低放大率下的光譜圖像平面分布來分析樣品輪廓，以了解所有層的材料成分。所有層的厚度約為1/3毫米.有趣的是，大多數(shù)層都含有C，這表明大多數(shù)聚合物都包含在這些層中。除了聚合物層，還觀察到鋁和鐵層。圖3

21、高倍放大

22、高倍鏡下，進一步研究了最外層的鐵層。元素分布為銅、鎵、硒、鉬和銦層。在去除表面分布圖像的背景x光強度后，定量表面分布(圖4)比總計數(shù)表面分布具有更高的對比度。Thermo COMPASS軟件相位分析可以在微觀尺度上定位微結(jié)構(gòu)中的單層。圖5，COMPASS表面分布顯示鉬層相對于鐵基體，其次是銅鎵硒層。第一層中銅鎵硒的數(shù)量很少，第二層中含銦的銅鎵硒銦的數(shù)量要多得多。低x光計數(shù)層在形態(tài)上似乎有凹痕，并且可能出現(xiàn)該樣品特殊層所指示的優(yōu)先拋光。因為薄層的性質(zhì)和環(huán)境是相同的，所以這個優(yōu)先拋光部分表明來自下層的不同成分具有不同的硬度。鉬層厚度小于1m，銅鎵硒層厚度分別小于3m和1.5m。沒有發(fā)現(xiàn)硫化鎘或氧化鋅相

23、x射線能譜儀提供了有關(guān)CIGS太陽能電池的結(jié)構(gòu)和組成的信息。如果大多數(shù)樣品是聚合物，則需要降低電子束能量和探針電流，并且需要漂移補償以獲得有意義的結(jié)果。結(jié)果的空間分辨率取決于入射電子束能量和束斑直徑。在大塊樣品中，在表面分布圖中可能觀察不到超薄膜層。

24、支票

本文到此結(jié)束，希望對大家有所幫助。