Charakterizace a izolace defektů monokrystalických křemíkových solárních článků na mikroskopické úrovni

Characterization and isolation of monocrystalline silicon solar cell defects at microscale level

journal article - other

Czech

Během výroby monokrystalických solárních článků dochází k nechtěné tvorbě defektů a nedokonalostí na mi- krostrukturální úrovni. I přes malé rozměry mohou mít tyto ne- dokonalosti zásadní vliv na chování celého solárního článku. Lokalizace a následná izolace defektů na mikroskopické úrovni je hlavní náplní této práce. Článek je rozdělen na 2 části. První část popisuje použité detekční a lokalizační metody, které zahr- nují měření voltampérových (VA) charakteristik, skenovací mi- kroskopie v blízkém poli (SNOM), skenovací elektronová mi- kroskopie (SEM) a elektroluminiscence (EL). Druhá část práce se zabývá izolací defektu od okolní struktury odprašováním ma- teriálu za pomocí fokusovaného svazku iontů (FIB). Detekce de- fektů je v prvním kroku realizována změřením VA charakteris- tiky v závěrném směru. K lokalizaci defektní oblasti je využito faktu, že po připojení závěrného napětí se začne generovat zá- ření, jehož vlnová délka je z části i ve viditelném spektru, a tedy je možné ho zachytit i lidským okem. Po hrubém odhadu místa defektní oblasti je použit SNOM v kombinaci s fotonásobičem, který dokáže poskytnout přesnou polohu defektu na mikrosko- pické úrovni. Izolace povrchového defektu je provedena odpra- šováním materiálu fokusovaným svazkem iontů galia uvnitř dual-beam systému (FIB-SEM) Tescan LYRA3. Izolováním po- vrchového defektu je možné zamezit protékání svodového proudu skrz něj a tím zlepšit vlastnosti solárního článku. V pří- padě zkoumaného vzorku došlo ke snížení svodového proudu v závěrném směru přibližně o 2 řády po odizolování defektu.

Microstructural defects and imperfections may appear in the course of solar cell fabrication. These defects could have impact on the parameters of whole solar cell. The aim of this paper is focused on localization and isolation of microstructural defects. A paper is divided into two main parts. The first part describes used detection and localization methods including: current-voltage measurement, near-field optical microscopy (SNOM), scanning electron microscopy (SEM) and electroluminescence (EL). Next part of the research paper deals with the defect isolation by focused ion (FIB) milling. Defect detection is performed by current-voltage measurement on reverse-biased sample. To locate defective area, the fact that several defects emits a light in visible part of spectrum while the sample is in reverse-biased condition is used. This emission can be seen by human eye after voltage reach breakdown threshold. Macroscale localization provides approximate spot for microscale localization by SNOM combined with photomultiplier, which is also done in reverse-biased conditions. Defect isolation is done by dual-beam system (FIB-SEM) Tescan LYRA3, it uses gallium ions for milling and cutting. Isolation around the defect forms a barrier to prevent leakage current flow through the defect. This modification of the solar cell surface improves its parameters. Leakage current decreases by 2 orders on presented solar cell sample.

defekt, solární článek, FIB, SNOM, elektroluminiscence, SEM

defect,solar cell, FIB, SNOM, elektroluminiscence, SEM

GAJDOŠ, A.; ŠKARVADA, P.; ŠKVARENINA, Ľ.

28. 2. 2018

International Society for Science and Engineering, o.s.

Brno

1213-1539

Elektrorevue - Internetový časopis (http://www.elektrorevue.cz)

20

1

Czech Republic

14

18

5

http://elektrorevue.cz/cz/clanky/teoreticka-elektrotechnika/0/charakterizace-a-izolace-defektu-monokrystalickych-kremikovych-solarnich-clanku-na-mikroskopicke-urovni/