NL8004990A - Foto-galvanische elementen. - Google Patents

Foto-galvanische elementen. Download PDF

Info

Publication number
NL8004990A
NL8004990A NL8004990A NL8004990A NL8004990A NL 8004990 A NL8004990 A NL 8004990A NL 8004990 A NL8004990 A NL 8004990A NL 8004990 A NL8004990 A NL 8004990A NL 8004990 A NL8004990 A NL 8004990A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
cds
type semiconductor
semiconductor material
indium
silicon
Prior art date
Application number
NL8004990A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Eni Ente Naz Idrocarb
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eni Ente Naz Idrocarb filed Critical Eni Ente Naz Idrocarb
Publication of NL8004990A publication Critical patent/NL8004990A/nl

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/074—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a heterojunction with an element of Group IV of the Periodic Table, e.g. ITO/Si, GaAs/Si or CdTe/Si solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1828—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, CdTe
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/006—Apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/064—Gp II-VI compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/072—Heterojunctions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/169—Vacuum deposition, e.g. including molecular beam epitaxy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

* V
v
«% 803292/VdV/Ar/TH
*
Korte aanduiding: Foto-galvanische elementen.
De uitvinding heeft betrekking op foto-galvanische elementen van een nieuw type. Volgens een van de meest belovende methoden voor de vervaardiging van zonnecellen voor het gebruik op aarde brengt men twee halfgeleiders met een verschillende chemische structuur in 5 innig contact. Algemeen wordt aangenomen, dat voor een goede elektrische en foto-galvanische prestatie, de twee materialen, die een dergelijke hetero-overgang vormen, in het algemeen een kristallijne structuur met zeer dicht bij elkaar liggende roosterparameters moeten bezitten om de dichtheid van de gebreken aan het raakvlak zo klein /en 10 mogelijk te maken. Inrichting/van dit optische opstellingstype zijn vervaardigd, zoals n-CdS/p-InP (S. Wagner, J.L. Shay, K.T. Bachmann, E. Buchler, Appl.Phys. Lett. 26,229 (1975)» en n-CdS/pCuInSe^ (S. Wagner, J.L. Shay, P. Migliorato en H.M. Kasper, Appl. Phys.
Lett, 25, (197*0), waarin de roosterparameters van de toegepaste 15 materialen onderling minder dan 1# verschillen -en die omzettingsop-brengsten van zonne-energie van 12% of meer leveren (onder AM1 of AM2 belichtingsomstandigheden). Daarentegen worden bij heterostructu-ren, die vervaardigd zijn van halfgeleidermaterialen met roosterparameters, die aanzienlijk van elkaar verschillen, in het algemeen om-20 zettingsopbrengsten van minder dan 9-10% verkregen.
In het bijzonder liggen bij de heterostructuur, vervaardigd van n-CdS op p-Si, waarin het verschil tussen de roosterparameters 7% bedraagt, de beste omzettingsopbrengsten tussen 5i5% ( H. Okimura en R. Kondo, Jap. J. Appl. Phys. 9» 27^ (1970) en 7% 23 (F.M. Livingstone, W.M. Tsang, A.J. Barlow, R.H. De la Rue en W. Duncan, J. Phys. D, 10, 1959 (1977))·
Bovendien hebben in beide gevallen de resultaten betrekking op inrichtingen met een buitengewoon klein oppervlak van minder 2 dan of gelijk aan 1 mm . Men heeft nu op verrassende wijze gevonden, 30 dat het mogelijk is om n-CdS/p-Si hetero-overgangen met grote omzet- tingsopbrengsten (,}/ 10%) in inrichtingen met een groot oppervlak o (meer dan 1,5 cm) te vormen ondanks het aanzienlijke verschil tussen de roosterconstanten van de twee materialen, welk verschil meer dan 556 bedraagt. In dergelijke cellen bestaat het n-type halfgeleider 35 materiaal uit CdS met een geleidingsvermogen van 10-Ω- cm of meer, dat meer dan 1% indium bevat.
Het p-type halfgeleidermateriaal bestaat uit monokristal-lijn of polykristallijn Si met een soortelijke weerstand tussen 100 α π n l o o n - 2 - en 0,01i2.cm. De beste resultaten worden verkregen bij toepassing van silicium met een soortelijke weerstand tussen 10 en 0,111cm. Op het siliciumoppervlak, waarop CdS is afgezet, kan een isolerende laag, zoals SiOx met een dikte van niet meer dan 20 Xngstrom aanwezig zijn.
5 Meer in het bijzonder, heeft men gevonden dat n-CdS/p-Si hetero-over-gangen, die gevormd zijn door opdampen van met indium gedoteerd CdS op siliciumeenkristallen een uniforme kwantumopbrengst van ongeveer 75-80# voor golflengten tussen 0,6 en 1^um, kortsluitingsstromen van 25-30 mA/cm onder AM1 zonneomstandigheden en open ketenspanningen 10 tussen 480 en 570 mV en vulfactoren van 0,60 - 0,70 bezitten. Omzet- tingsopbrengsten van zonne-energie van 10# zijn verkregen bij proto- 2 typen met een bruikbaar oppervlak van 1,5 cm (netto van het contactoppervlak aan de voorzijde) en bij optimale inrichtingen kunnen opbrengsten van 13# en meer worden verkregen.
15 De bovenstaande gegevens hebben betrekking op inrichtingen zonder een niet-reflecterende bekleding. Vanzelfsprekend bezitten de CdS-lagen als zodanig anti-reflecterende eigenschappen door verlaging van het (gemiddelde) reflectievermogen van silicium van 30-35# tot ongeveer 15# in het geval van dikke lagen CdS en tot ongeveer 15# in 20 het geval van zeer dunne lagen (dikte van minder dan 1000 Xngstrom).
De tot nu beschreven inrichtingen tonen een aanzienlijke hechting en thermische stabiliteit, zoals getoond is door herhaalde thermische . cycli tussen~400 en 1000°K, uitgevoerd met experimentele prototypen.
Bij een andere uitvoeringsvorm laat men het CdS groeien 25 op polykristallijne substraten van p-type silicium. Opbrengsten van ongeveer 6# zijn verkregen bij laboratorium-prototypen, en opbrengsten van meer dan 10# kunnen verkregen worden bij optimale inrichtingen.
De elektrische en foto-galvanisehe eigenschappen van de inrichtingen werden gemeten bij experimentele prototypen, die op de 30 hierna beschreven wijze vervaardigd zijn. Overgangen met een opper-2 vlak van 2 cm bezitten in het donker en bij kamertemperatuur elektrische eigenschappen van het gelijkrichtende type met een diode-kwaliteitsfactor tussen 1,1 en 1,4, en directe weerstand tussen 0,5 en 5-& en een weerstand in de keerrichting tussen 10^ en 10 JEL .
35 Fig. 7 toont een voorbeeld van een stroom-epanningskromme in afwezigheid van licht en bij een temperatuur van 300°K voor een 2 hetero-overgang van 2 cm , bestaande uit p-gedoteerd monokristallijn silicium met een dikte van 300 jam en een soortelijke weerstand van 1.10 ^cm. Wanneer een directe voorspanning wordt gegeven door een stroomsterkte van meer dan 10~^Α, wordt een exponentiële karakteristiek- 8004990 - 3 - kromme verkregen met een kwaliteitsfactor van 1,35 en een serieweer- stand van 1,4-0.(31). Bij een voorspanning in de keerrichting (32) -6 verkrijgt men een verzadigingsstroom van ongeveer 4.10 A en een g weerstand in de keerrichting van ongeveer 1.7. 10 j2..
5 De capaciteit van de inrichtingen volgt de gebruikelijke betrekking voor getrapte overgangen, waarbij het omgekeerde van het kwadraat van de capaciteit evenredig is met de aangelegde spanning (bij voorspanning in de keerrichting), en de gemeten waarden komen overeen met een concentratie aan verontreinigingen in het p-gebied 15 16 -3 10 van 10+10 cm , hetgeen uitstekend overeenkomt met de soortelijke weerstand van het gebruikte silicium.
Bij belichting van de overgangen door de CdS laag met behulp van een uit een gefilterde kwarts-jodiumlamp bestaande bron, o die het zonnespectrura nabootst en een lichtsterkte van 100 mW/cm 15 levert, worden bij voorbeeld open kring-spanningen tussen 480 en 570 raV en kortsluitingsstromen tussen 35 en 45 mA waargenomen bij een 2 effectief oppervlak van 1,5 cm , zonder gebruik van andere niet-reflecterende lagen op het CdS en zonder optimalisering van het roostercontact.
20 Fig. 6 toont de foto-galvanische karakteristieken van 2 de twee proefinrichtingen met een actief oppervlak van 1,5 cm , vervaardigd van η-CdS (dikte 3*3 pm), soortgelijke weerstand 6.10 cm) op monokristallijn p-Si (dikte 300 jam, soortelijke weerstand 10J2.cm) (29) en η-CdS (dikte ongeveer 2 jim, soortelijke 25 weerstand ongeveer Ο,Ι-Ω-cm) op polykristallijn Wacker SILSO p-Si (dikte 400 ^um, soortelijke weerstand 5-S.cm) (30).
De eerste inrichting bezit een open kringloopspanning
O
van 495 mV, een kortsluitingsstroom van 30.5 mA/cm en een vulfactor van 0,54, overeenkomende met een omzettingsopbrengst van zonne-energie 30 (onder AM1 zonne-omstandigheden) van 9»6# .
De tweede inrichting bezit een open kringloopspanning van
O
480 mV, een kortsluitingsstroom van 24 mA/cm en een vulfactor van 0,50 met een omzettingsopbrengst van 5i7%·
De foto-galvanische spectrale uitkomst van de inrichtin-35 gen van het in fig. 6 weergegeven type is getoond in fig. 8, waarin op de ordinaat de absolute kwantumopbrengst van de kortsluitingskring-loop en op de abscis de golflengte van de straling is uitgezet, die de overgang door de CdS laag bereikt. Bij een golflengte van minder dan 500 nm is de reactie te verwaarlozen, aangezien het licht geabsor- «(104990 _ if _ beerd wordt door de oppervlakte laag van CdS en de overgang niet bereikt. Boven 530 nm neemt de reactie snel toe en van ongeveer 650 tot 930 nm blijft het resultaat vrijwel gelijk rondom een waarde van de kwantumopbrengst van 80%. Vanaf 930 nm neemt de kwantumopbrengst aan-5 zienlijk af en verdwijnt omstreeks 1100 nm bij de verboden bandener-gie van silicium.
Het door het spectrale resultaat van fig. 8 getoonde oscillerende patroon is het gevolg van de interferentie* die veroorzaakt wordt door de dunne laag CdS (dikte 3*3 jam).
10 Foto-galvanische cellen met de bovenstaande eigenschappen kunnen volgens talrijke methoden vervaardigd worden.
Vervaardigingsmethoden
Van deze methoden zal nu een beschrijving gegeven warden van de methoden voor de vervaardiging van de inrichting door het laten 15 groeien van cadmium*sulfide, dat met indium is gedoteerd, onder vacuum op mono*kristallijn of polykristallijn p-gedoteerd Wacker SILSO silicium.
Behandeling van het silicium
Het silicium substraat wordt vooraf onderworpen aan een 20 chemische aantasting (HFsHNO^), waarna een laag aluminium onder vacuum wordt opgedampt op het niet-gepolijste oppervlak.
Men laat het aluminium dan in het silicium diffunderen bij een temperatuur van ongeveer 650°C in een reducerende atmosfeer.
Na bescherming van het aldus gevormde Ohm'se contact 25 met een laag Kodak fotolak wordt het siliciumplaatje opnieuw geëtst met HFiH^O. Tenslotte wordt na verwijdering van de fotolak het plaatje gewassen en gedroogd en in de vacuüm-inrichting gebracht.
Het Ohm'se contact kan tevens vervaardigd worden door opdampen van goud op het siliciumoppervlak, dat behandeld is met HFjHNO^ of 50 HFiH^O. In het laatste geval is het voldoende om de oxydelaag te verwijderen met HF:^0 alvorens de siliciumplaatjes in de vacuüm-inrichting te brengen.
Inrichting voor het laten groeien van CdS
Men laat het CdS onder vacuüm groeien volgens twee 35 hoofdmethoden. Ben methode lijkt op die, welke beschreven is door N. Homeo et Al in “Thin Solid Films” L15-L17 ^3 (1977)· Volgens deze methode gebruikt men in hoofdzaak drie bronnen voor het laten groeien van met indium gedoteerd cadmiumsulfide onder vacuüm direct vanuit de elementen.
8004990 - 5 -
De andere methode is gebaseerd op het opdampen van CdS uitgaande van poedervormig cadmiumsulfide in één kroes en metallisch indium in een tweede kroes.
De toegepaste wijzigingen houden verband met het type van 5 de bronnen» hun temperatuurregeling, de regeling van de opdampsnel-heid en de resterende atmosfeer in de groei-omgeving.
Voor beide inrichtingen is de vacuüminstallatie van een gebruikelijk type.
Deze bestaat achtereenvolgens uit een stolp, waarin het 10 verdampingssysteem is aangebracht, een vloeibare stikstof-opvang-inrichting of een oliedamp-diffusiepomp, een geactiveerde alurainium-oxyde-opvanginrichting en een mechanishe roterende pomp.
De vacuüm installaties zijn voorzien^an automatische systemen om de opvanginrichtingen constant vol met vloeibare stikstof te houden.
15 De werkdrukken van de twee installaties liggen tussen 5·10~ en 1.10"' Torr.
In de figuren 1 en 2 maakt de spoel (2) die rond de stolp (1) is gewikkeld en waarin water circuleert, het raogelijk om de temperatuur van de stolp tijdens de groei van de CdS-lagen laag te houden 20 waardoor de tijdens de groei aanwezige damp op de wanden condenseert. Aangezien het bij het andere systeem, dat weergegeven is in de figuren 3i k en 3 (gelijktijdig verdampen van de elementen), niet mogelijk is om het gehele systeem te ontgassen in verband met de aanwezigheid van de zwavel, is een kamer (3) in de klok (Jf) gevormd, 25 die gekoeld wordt met behulp van een spoel (5) waardoor vloeibare stikstof stroomt. Deze nieuwe maatregel levert een verbeterde controle van de zwavel tijdens de groei van de film, hetgeen van essentieel belang is voor de uiteindelijke eigenschappen van de uit CdS en indium bestaande halfgeleiderlaag.
30 De bronnen voor de elementen 6, 7 en 8 zijn in deze kamer geplaatst.
Een piezoelektrisch kwarts (11 ) (Figuren 1, 2, 3 en *0 wordt toegepast voor de bepaling van de dikte van de afgezette lagen en de opdampsnelheid, waarbij de laatste meting later gecontroleerd wordt 35 met behulp van optische methoden.
De resonantiefrequentie van het piezoelektrische kwarts wordt gemeten met een frequentiemeter, die verbonden is met een automatisch systeem voor de verwerking van gegevens.
Aldus is het mogelijk om zowel de absorptie- als desorptie snelheden op het meetinstrument te bepalen. Deze mogelijkheid om de 8004990 - 6 - totale stroom moleculen, die het oppervlak bereiken (behoudens de . hechtingscoëfficient) te bepalen is van aanzienlijk belang voor het volgen van de opdampsnelheid van de zwavel tijdens de groei van het CdS uitgaande van de bestanddelen en voor het controleren van de 5 toegepaste opdampsnelheden voor het doteringsmiddel (V> 0,01 X/sec.).
Bijzondere aandacht werd besteed aan de vervaardiging van de bronnen en de monsterhouders (fig. 5)·
Voor het indium (8), cadmium (6) en poedervormig OdS
(22) bestaan de kroezen uit kwarts (12).
10 De verhitters voor deze temperaturen bestaan uit tantaal- draad (23), geïsoleerd door kwartsbuizen (2¼) en zijn rondom het bo-' venste gedeelte van de kroes geplaatst.
Zij zijn bekleed met tantaal (11), dat naast zijn mechanische functie tot doel heeft om warmteverlies door uitstraling te 15 verminderen. In het geval van bij lage temperatuur werkende bronnen (zwavel (7)) bestaat het gebruikte materiaal uit aluminium (27).
Alle kroezen zijn verplaatsbaar (28) om de damp van alle elementen in de zone, waarin zich het monster bevindt, te kunnen . concentreren. Het systeem is tevens voorzien van sluiters (1¼) die 20 stabilisatie van de te bepalen opdampsnelheid van de afzonderlijke kroezen mogelijk maken zonder dat stoffen de substraten kunnen bereiken. Het scherm 26 dient voor het verminderen van de wederzijdse beïnvloeding tussen de kroezen. De monsterhouders (15 en 16) (fig. 5), waarvan de temperatuur tevens binnen 0,1°C geregeld kan worden, 25 bestaan uit twee aluminiumplaten (17) die de verhitter (18) insluiten.
De substraten (19) worden met de monsterhouder in thermisch contact gebracht door middel van de "maskers" (20), die tevens dienen voor de begrenzing van het groeigebied van de CdS laag tot 2 ongeveer 2-3 cm .
30 Groeimethode
Opdampen vanuit een poeder
Het uiterst zuivere CdS poeder wordt in een oven twee uur op 120°C verhit alvorens het in de kroes (22) wordt gebracht.
Het indium (6n) wordt eerst ontvet met tetrachloorkoolstof, vervol-35 gens geëtst met 1:1 HC1 of met 1:1 HNO^ en ten slotte gewassen met gedeioniseerd water en isopropanol van "elektronische kwaliteit".
Na evacueren van het systeem tot een druk van ongeveer 10“^ torr wordt het systeem ontgast door verhitting van het substraat (19) op een temperatuur van ongeveer 300°C en de twee bronnen (22 en 23) op 500°C.
8004990 - 7 -
Door de verhitting van de bronnen wordt de stolp eveneens verwarmd tot een temperatuur van ongeveer 100°C.
_7
Nadat een druk van ongeveer 2·10 torr is bereikt, wordt water in de koelspiraal (2) van de stolp geleid.
5 Op dit tijdstip wordt de temperatuur van de CdS bron (22) geleidelijk verhoogd tot de vereiste verdampingssnelheid is bereikt, hetgeen bepaald wordt door roteren van de sluiter (l4) van fig* 2, die alleen het piezo-elektrische kwarts gedurende korte tussenpozen onbedekt laat.
10 De temperatuur van de indiumbron (23) wordt dan ingesteld op de vereiste waarde en de temperatuur van het substraat (19) op 210°G.
De opdampsnelheid van het CdS wordt gekozen in het gebied tussen 2 en 6 £/sec. en die van het indium zodanig, dat deze meer 15 dan 1# van de opdampsnelheid van het CdS bedraagt.
Na afloop van deze bewerkingen wordt de sluiter (14) geopend en is een "n" CdS laag met een dikte van 2-10 jum op het Mp" siliciumsubstraat (19) gegroeid.
Nadat de vereiste dikte is bereikt wordt de sluiter (14) 20 gesloten en worden de verhittere voor de bronnen uitgeschakeld.
Het substraat wordt gekoeld tot kamertemperatuur met een snelheid van 10C/min.
Nadat de stolp gevuld is met argon wordt deze geopend en het monster verwijderd.
25 Opdampen vanuit de elementen
Het cadmium (4N5) en indium (6N), beide in de vorm van druppels, worden ontvet met tetrachloorkoolstof en vervolgens geëtst met 1s1 HNO^ of 1:1 HC1, waarna zij gewassen worden met gede-ioniseerd water en isopropanol van "elektronische kwaliteit".
30 De zwavel (5N) wordt eenvoudig gemalen met een agaat- mortier en in de kroes gebracht.
-6
Na evacueren van de stof tot een druk van 10 torr worden de elementen voorgesmolten in een argonatmosfeer (500 torr), terwijl de substraten op ongeveer 300°C worden gehouden.
33 Na afkoelen laat men het systeem onder pompen één nacht staan. Alvorens te beginnen met de groei wordt de kamer (3) met de kroezen (6), (7) en (8) gekoeld door vloeibare stikstof door de spiraal (5) te laten circuleren.
Wanneer de kamer (3) de evenwichtstemperatuur bereikt 80 0 4 9 9 ff - 8 - (ongeveer -180°C) en de druk gestabiliseerd is op ongeveer 5·1θ"*^ torr, begint men achtereenvolgens met de verhitting van de kroezen met indium, zwavel en cadmium.
De bronnen worden aldus verhit op de temperaturen, waar-5 bij de vereiste verdampingssnelheden worden verkregen.
Deze snelheden vormen een compromis tussen de duur van de groei, de resterende druk en de morfologie van de laag. In dit speciale geval worden de opdampsnelheden ingesteld tussen 2 en 6 £/sec. voor zowel de zwavel als het cadmium. Aldus kan een laag met een dikte' 10 tussen 2 en 10 ^im in ongeveer 3 - uur verkregen worden. Om deze snelheden bij de toegepaste afmetingen te bereiken bedragen de temperaturen
voor de zwavel 90 - 120°C
voor het cadmium 220 - 350°C
15 voor het indium 6 50 - 850°C.
Voor het indium wordt de snelheid ingesteld op meer dan 1$ van de som van de snelheden van de zwavel en het cadmium.
Na controleren van de stabiliteit van deze snelheden wordt de temperatuur van de substraten verlaagd van 300 tot 210°C en begint 20 men met de groei door opening van de sluiters (14).
Tijdens de groei controleert men de opdampsnelheid, de partiele zwaveldruk (met een massaspectrometer (21)) en de soortelijke weerstand van de laag, die tegelijkertijd groeit op een kwarts-substraat (16), dat naast het silicium is geplaatst (fig. k).
25 Wanneer de gekozen dikte (2-10 ^im) is bereikt, onderbreekt men de groei door alle sluiters te sluiten en de bronnen af te koelen.
Alvorens de stolp te openen worden de substraathouders langzaam gekoeld (ongeveer 1°C/min) om breken van de laag te voorkomen.
30 Frontaal contact
De frontale collectorelektrode (rooster) wordt onder vacuüm vastgezet op de vervaardigde inrichtingen, wanneer zij uit de respectievelijke groei-inrichtingen zijn verwijderd, onder toepassing van aluminium of indium (met indium worden betrouwbare 35 ohm’se contacten verkregen, die meer stabiel zijn in de tijd).
Een overzicht van de in de figuren 1 t/m 8 weergegeven onderwerpen en de bijbehorende verwijzingscijfers wordt hierna gegeven.
8004990 - 9 - (1) Stalen stolp (2) Spiraal voor de circulatie van koelwater (3) Met vloeibare stikstof gekoelde kamer (^) Pyrex stolp 5 (5) Spiraal voor de circulatie van vloeibare stikstof (6)(7)(8) Kroezen voor respectievelijk cadmium, zwavel en indium (9) Platina-thermometers (10) Verhittere voor de kroezen (11) Piezo^elektrisch .kwarts voor de bepaling van de laag-dikte 10 (12) Kwartskroezen (13) Tantaal-bekleding (1^) Sluiters (15)(16) Monsterhouders met regelbare temperatuur (1?) Aluminiumplaten voor de monsterhouder 15 (18) Verhitter van de monsterhouder (19) Absorberend substraat van de fotocel (monokristallijn of polykristallijn silicium) (20) Masker voor de begrenzing van de laag cadmium sulfide (21) Massa spectrometer voor de bepaling van de resterende 20 atmosfeer (22) Kroes voor het verdampen van poedervormig cadmiumsulfide (23) Tantaaldraad voor de verhitter (2*0 Kwarts buizen voor de isolatie van tantaaldraden (25) Thermokoppels 25 (26) Stralingsscherm (27) Aluminium houder voor cadmium- en zwavelkroezen (28) Plaatsingssysteem voor de kroezen (29) (30) Sesponsiekrommen bij directe en omgekeerde fotocel-be- lichting.
a n o 4 s 9 o

Claims (5)

1. Foto-galvanisch element, gekenmerkt door een gebied van n-type halfgeleidermateriaal in innig contact met een gebied van p-type halfgeleidermateriaal, waarbij beide gebieden in 5 contact staan met geleidende elektroden en het n-type halfgeleidermateriaal en het p-type halfgeleidermateriaal roosterparameters bezitten, die 5% of meer van elkaar verschillen.
2. Foto-galvanisch element volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het p-type halfgeleidermateriaal bestaat uit mono- 10 of polykristallijnsilicium met een soortelijke weerstand tussen 100 en 0,01 SL cm en bij voorkeur tussen 10 en 0,1 J2. cm.
3. Foto-galvanisch element volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het n-type halfgeleidermateriaal bestaat uit *1 *1 CdS met een geleidingsvermogen van meer dan 10-Ω. cm . 15 k. Foto-galvanisch element volgens conclusie 1 - 3? a e t het kenmerk, dat het n-type halfgeleidermateriaal bestaat uit CdS dat meer dan 1$ indium bevat.
5. Foto-galvanisch element volgens conclusie 1 - kx m e t het kenmerk, dat het n-type halfgeleidermateriaal/ gegroeid 20 door gelijktijdig opdampen van de elementen Cd, S en In op gebieden 2 ter grootte van 1,5 cm of meer.
6. Foto-galvanisch element volgens conclusie 1 - m e t het kenmerk, dat het n-type halfgeleidermateriaal gegroeid is door gelijktijdig opdampen van CdS en In op gebieden ter grootte 2 25 van 1,5 cm of meer. 8004990
NL8004990A 1979-09-10 1980-09-03 Foto-galvanische elementen. NL8004990A (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT25569/79A IT1163710B (it) 1979-09-10 1979-09-10 Celle fotovoltaiche
IT2556979 1979-09-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8004990A true NL8004990A (nl) 1981-03-12

Family

ID=11217123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8004990A NL8004990A (nl) 1979-09-10 1980-09-03 Foto-galvanische elementen.

Country Status (11)

Country Link
US (1) US4366337A (nl)
JP (2) JPS5681980A (nl)
AU (1) AU539090B2 (nl)
BE (1) BE885167A (nl)
CA (1) CA1168741A (nl)
DE (1) DE3033203A1 (nl)
DK (1) DK159349C (nl)
FR (1) FR2465319A1 (nl)
GB (1) GB2058452B (nl)
IT (1) IT1163710B (nl)
NL (1) NL8004990A (nl)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009111055A1 (en) 2008-03-05 2009-09-11 Global Solar Energy, Inc. Feedback for buffer layer deposition
US8062922B2 (en) * 2008-03-05 2011-11-22 Global Solar Energy, Inc. Buffer layer deposition for thin-film solar cells
US8609182B2 (en) * 2008-03-05 2013-12-17 Global Solar Energy, Inc. Solution containment during buffer layer deposition
JP5738600B2 (ja) * 2008-03-05 2015-06-24 ハナジー・ハイ−テク・パワー・（エイチケー）・リミテッド 緩衝層蒸着のための加熱
US9252318B2 (en) 2008-03-05 2016-02-02 Hanergy Hi-Tech Power (Hk) Limited Solution containment during buffer layer deposition
US20160359070A1 (en) 2015-06-02 2016-12-08 International Business Machines Corporation Controllable indium doping for high efficiency czts thin-film solar cells

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3720125A (en) * 1971-08-02 1973-03-13 Whitney Corp W Adjustable stripper with stroke control
DE2214055A1 (de) * 1972-03-23 1973-09-27 Agfa Gevaert Ag Sensibilisierte elektrophotographische schichten

Also Published As

Publication number Publication date
US4366337A (en) 1982-12-28
GB2058452B (en) 1983-10-05
IT7925569A0 (it) 1979-09-10
GB2058452A (en) 1981-04-08
DK159349B (da) 1990-10-01
AU6150380A (en) 1981-03-19
DK159349C (da) 1991-03-11
BE885167A (fr) 1981-03-10
FR2465319A1 (fr) 1981-03-20
IT1163710B (it) 1987-04-08
JPS5681980A (en) 1981-07-04
CA1168741A (en) 1984-06-05
DK349780A (da) 1981-03-11
JPH02748U (nl) 1990-01-05
AU539090B2 (en) 1984-09-13
DE3033203A1 (de) 1981-03-19
FR2465319B1 (nl) 1985-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Basak et al. Photoconductive UV detectors on sol–gel-synthesized ZnO films
Tufte et al. Growth and Properties of Hg1− x Cd x Te Epitaxial Layers
Fraser et al. Sputter‐Deposited CdS Films with High Photoconductivity through Film Thickness
MXPA98000205A (en) Photodetectors using nitrides ii
Hemanth Kumar et al. Fabrication of visible light photodetector using co-evaporated Indium Sulfide thin films
Rajan et al. Sol–gel derived Ag-doped ZnO thin film for UV photodetector with enhanced response
US4434025A (en) Controlling crystallinity and thickness of monocrystalline layer by use of an elliptically polarized beam of light
GB1604967A (en) Preparation of epitaxial films
Khan et al. High performance visible light photodetector based on TlInSSe single crystal for optoelectronic devices
Ellis Flash evaporation and thin films of cuprous sulfide, selenide, and telluride
NL8004990A (nl) Foto-galvanische elementen.
Kim et al. Fabrication of High‐Responsivity Sb2Se3‐Based Photodetectors through Selenization Process
Sathaye et al. Studies on thin films of cadmium sulphide prepared by a chemical deposition method
GB1604147A (en) Epitaxial techniques for electro-optical applications
Somorjai Effect of light on the evaporation and oxidation of CdS single crystals
Abd El-Mongy et al. A comparison of the physical properties of CdTe single crystal and thin film
Corsi Pb x Sn1− x Te layers by rf multicathode sputtering
Brost et al. Observation of the photorefractive effect in vanadium-doped CdMnTe
Shah et al. HgBrxI2− x photodetectors for use in scintillation spectroscopy
George et al. Reactively evaporated copper sulphide films
Gudaev et al. The influence of photoexcitation level on the process of charge transfer in polycrystalline PbS films
Bujatti et al. Photovoltaic effects at rectifying junctions to deposited CdS films
Kolodzey et al. Properties of a‐Si, Ge: H, F alloys prepared by rf glow discharge in an ultrahigh vacuum reactor
RU2459012C2 (ru) Способ изготовления тонких пленок на основе моносульфида самария
Aparna et al. Investigation on structural, optical and electrical properties of Zn doped indium oxide thin film for gamma dosimetry

Legal Events

Date Code Title Description
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
A85 Still pending on 85-01-01
BC A request for examination has been filed
BV The patent application has lapsed