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Seite: Tiefenprofilanalysen / Schichtdefekt von Solarzellen:  REM

1. Schichtdefekt von Solarzellen:  REM

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Der Schichtaufbau einer CIGS Solarzelle muss zwingend wie folgt dargestellt sein um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen. Eine fehlerhaft aufgebrachte Mo-Schicht lässt sich durch hochauflösende REM-Aufnahmen erkennen.

2. Beurteilung der Schichtablösung der Molybdänschicht auf Glasoberflächen: TOF-SIMS

 

Aufgabenstellung:

Um die Natriumdiffusion vom Glas in den Molybdän-Rückkontakt  zu verhindern, wird das Glas mit einer ca. 200 nm dicken Sperrschicht versehen Die Sperrschicht weist einen identischen Brechungsindex auf wie das Glas à Unterscheidung durch lichtoptische / mikroskopische Verfahren nicht möglich. Deswegen werden Fehler erst nach der Aufbringung der Mo-Schicht erkannt.

Positive Sekundärionen-Signale

Negative Sekundärionen-Signale

Fehlstellen: Erhöhte Intensitäten an Si+, Na+, Mg+, Ca+, Al+ und Fe+

i.O.-Bereich: Erhöht Mo+, CxHy, C8H20N+ (quartäre Ammonium-Verbindung)

 

Ergebnis:

  • Im i.O.-Bereich werden hohe Mo-Oxid-Signale erkannt. Neben hohen CN- Signalen lassen sich noch NCO- Signale erkennen.
  • Im Fehlstellenzentrum sind nur noch stark reduzierte Mo-Signale  nachweisbar (hier vermutlich vom Fehlstellenrand).
    Es sind ansonsten keine weiteren, fehlstellenspezifischen Komponenten vorhanden.
  • Im Bereich der Fehlstelle ist die Mo-Schicht abgelöst. Im Zentrum der  Fehlstelle werden erhöhte Si- und Alkali-Signale (Glas-typisch) zusammen mit Spuren von Al und Fe detektiert. Es konnte keine Anreicherung organischer Verbindungen innerhalb der Fehlstelle erkannt werden.

3. SiON in Sperrschichten: SIMS

 

Die Sperrschichten auf den Glasoberflächen werden vom Lieferanten aufgebracht. Es werden dabei Gläser mit 6 m Länge erzeugt durch einen Sputterprozess mit 8 Kathoden. Von verschiedenen Lieferanten weisen die Sperrschichten unterschiedliche Eigenschaften auf.

 

Die Wirkung der Sperrschicht ist abhängig vom Verhältnis von Stickstoff / Sauerstoff. Die Kontrolle wird durchgeführt durch SIMS-Analysen.

Der Vergleich des Verhältnisses von Stickstoff / Sauerstoff einer guten und einer schlechten Charge mittels SIMS ist eindeutig.

Sperrschicht i. O.

Sperrschicht n. i. O.

4. Kurzschlüsse („Hotspots“): Profilometrie

 

Mittels Laserscanningmikroskopie lassen sich Bereiche mit Kurzschlüssen, sogenannte „Hotspots“

5. Flecken auf Solarzellen: XPS und TOF-SIMS

 

Lichtmikroskopisch lassen Flecken auf Solarzellen erkennen. 2 Bereiche davon (Point 1 und point 2)

sollen mittels XPS auf deren chemische Bindungsstrukturen hin untersucht werden.

Auf dem Fleck wird mehr Na und Cu und weniger Ga und In detektiert. Zudem wird auf dem Fleck eine organische Verbindung detektiert, die um je 44,03 amu auf einen langkettigen Alkohol hindeutet. Es könnte eine Verbindung wie ein Vinyl Alkohol oder Ethylen Glykol vorliegen.

 

6. Tiefenprofilanalysen einer Solarzelle mittels SIMS, SNMS und GDOES

Bild: Tiefenprofilanalysen SIMS

Bild: Tiefenprofilanalysen SNMS

Bild: Tiefenprofilanalysen GDOES

 

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