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SPECTRUMA 輝光放電光譜儀對(duì)太陽(yáng)能薄膜電池的分析
發(fā)布時(shí)間:2022/8/15   點(diǎn)擊:718

關(guān)鍵詞:膜層成分

概述:在制造薄膜太陽(yáng)能電池過(guò)程中的主要挑戰(zhàn)是控制膜層的成分。商品化所需要的膜層結(jié)構(gòu)重復(fù)再現(xiàn)性和依靠膜層精確成分的電池的電學(xué)性質(zhì)同樣重要。輝光放電發(fā)射光譜分析能夠適用于確定整個(gè)涂層系統(tǒng)的深度剖面元素含量分析。

薄膜太陽(yáng)能電池

薄膜太陽(yáng)能電池顧名思義就是將一層薄膜制備成太陽(yáng)能電池,其用硅量極少,更容易降低成本,是緩解能源危機(jī)的新型光伏器件。薄膜太陽(yáng)能電池可以使用在價(jià)格低廉的陶瓷、石墨、金屬片等不同材料當(dāng)基板來(lái)制造,形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度僅需數(shù)μm,目前轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)13%

 

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圖1  CIGS薄膜太陽(yáng)能電池

CIGS薄膜太陽(yáng)能電池是基于銅、銦、鎵、硒[Cu(InGa)Se2]薄膜。這種太陽(yáng)能電池已經(jīng)展現(xiàn)了優(yōu)秀的效率,有替代制造成本更高尺寸更厚的硅基太陽(yáng)能電池的潛能。CIGS薄膜太陽(yáng)能電池通過(guò)在基體上成多層薄膜加工而成。Mo層和CdS/ZnO層形成電接觸電極。CIGS膜層作為陽(yáng)光吸收層。最通常的制造方法是同時(shí)或者按照順序在基體上蒸發(fā)或?yàn)R射銅、銦、鎵。被蒸發(fā)上的硒和膜層反應(yīng)從而確定最終的合成膜層。

在制造薄膜太陽(yáng)能電池過(guò)程中的主要挑戰(zhàn)是控制膜層的成分。商品化所需要的膜層結(jié)構(gòu)重復(fù)再現(xiàn)性和依靠膜層精確成分的電池的電學(xué)性質(zhì)同樣重要。輝光放電發(fā)射光譜分析能夠適用于確定整個(gè)涂層系統(tǒng)的深度剖面元素含量分析

 

 

GDOES 定義及原理簡(jiǎn)介

輝光放電發(fā)射光譜(GDOES)是一種對(duì)金屬和非金屬固體材料進(jìn)行定性和定量分析的光譜方法。GDOES可以用來(lái)研究樣品的元素組成、層厚和層結(jié)構(gòu)。此外,可以確定涂層重量。

將樣品置于輝光放電源中,作為陰極進(jìn)行切換。輝光放電源在低壓下充滿氬氣。在空心陽(yáng)極和陰極之間施加直流電壓。由于直流電壓的能量輸入,氬原子被電離,形成等離子體。離子向負(fù)樣品表面加速并擊落一些樣品原子(“濺射”)。被濺射出的樣品原子擴(kuò)散到等離子體中,在那里它們與高能電子碰撞。在這些碰撞過(guò)程中,能量被傳遞給樣品原子,促使它們進(jìn)入激發(fā)態(tài),并很快回到基態(tài)。回到基態(tài)原子發(fā)射出具有特征波長(zhǎng)光譜的光(圖2)。在光譜儀中,不同波長(zhǎng)的光被光學(xué)系統(tǒng)色散,不同波長(zhǎng)的特征光(譜線)由探測(cè)系統(tǒng)記錄。這些線的強(qiáng)度與等離子體中對(duì)應(yīng)元素的濃度成正比。

 

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圖2  輝光放電激發(fā)過(guò)程

 

采用SPECTRUMA GDA 750輝光放電光譜儀(圖3快速監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能光伏電池中重要元素HO、Cu、InGa、Se、Mo、Si、C、Ca、ZnCd、Te、SnAl等隨深度的濃度變化,直觀的分析太陽(yáng)能光伏的鍍層結(jié)構(gòu)。

 

 

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圖3  SPECTRUMA GDA 750輝光放電光譜儀

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