Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
0,032 (0,6-1,0)*
133(266)
10(3)
0,5-1
0,5-1
100
1
* В скобках - условия осаждения микрокристаллического кремния.
Реактор был изготовлен из нержавеющей стали. Перед осаждением в реакторе создавался вакуум до 266 мкПа. Температура подложки контролируемо изменялась в диапазоне 150-350 °С.
После осаждения p-, і- и n-слоев, согласно приведенной на рис. 5.5.1 структуре, на слое a-Si: Н электронно-лучевым вакуумным испарением реактивно в атмосфере кислорода формировался слой ОНО.
5.5.3. Результаты и обсуждение
Гибкость и стабильность a-Si: Н солнечных мементов на органической полимерйой пленочной подложке
Как представлено на рис. 5.5.2, a-Si: Н-солнечные элементы на подложке из термически обработанной полиимидной пленки могут быть согнуты вплоть до радиуса кривизны R = 1,5 мм без потери фотоэлектрических свойств. По данным, приведенным на рисунке, можно сравнить влияние изгиба на свойства элементов, изготовленных на отожженных подложках и подложках в состоянии поставки. Кроме того, выдерживание непасси-вированных элементов в течение 150 сут при 25 °С и относительной влажности 40—80 % не вызвало снижения их свойств.
С целью выявления влияния отжига в вакууме на полиимидную пленку рентгенографически исследовалась структура распыленной пленки нержавеющей стали на полиимидной пленке в состоянии поставки и после термической обработки. Результаты сведены в табл. 5.5.1, где для срав-
270
Рис. 5.5.2. Влияние изгиба a-Si: Н солнечных элементов на их свойства: 1 - элементы изготовлены на термически обработанной пленке; 2 - элементы изготовлены на пленке в состоянии поставки, значения нормализованы на свойства пленок элементов, не подвергавшихся изгибу (Оканива X. и др.)
нения приведены данные по пленкам нержавеющей стали на стеклянной подложке, для которой не наблюдается газовыделение в вакууме.
Таблица 5.5. 1. Характеристики структуры иапылеииых на различные подложки пленок нержавеющей стали (Оканива и др.)
--" ~ Подложка
' Характеристика _ .
необработан- отожженная стекло ная полии- полиимидная мидная плен- пленка ка __
Межплоскостное расстояние, А:
Межплоскостное расстояние, А: 2,07 - 2,03
г.ц.к. К111) А ,, ,, (т\ I") 1 1 ^ 2,04 2,04 1 П7
О.Ц.К. \Т) *.?nj . і, і/ /<іл i200) 1,02 1,02 1 ,u? 12
О.Ц-К. \i) г» TdwrTVDkl ї 1 101 і ГРЗД. 17 9 ~ 320
Рассеяние TtKLiypoi 11 » г Dntwon U QI"*TH11 А. 1000 ~ 450 ~ 0,9
гаЗМер 4dtinU) rt-Микронапряжения*, % ~ 1Д ~ 0,У
-^напряжения рассчитывались из полуширины максимума рентгеновского отражения.___.____
Структуры распыленных слоев нержавеющей стали на термически обработанной полиимидной пленке и на стекле очень схожи. Они более однородно ориентированы, более мелкокристаллические и имеют меньшие микронапряжения, чем слои на необработанной подложке. Кроме того, как наблюдалось в сканирующем микроскопе, слои нержавеющей стали на обработанной пленке имеют более мелкий поверхностный рельеф, чем на необработанной подложке.
Считается, что тонкий поверхностный рельеф распыленных слоев нержавеющей стали на полиимидной пленке является важным фактором, определяющим гибкость, стабильность и характеристики a-Si: Н-солнеч-ных элементов на органической полимерной пленочной подложке.
271
Электрические и оптические свойства толстых пленок a-Si: Н n-, i- и р-типов
Несмотря на то что полиимидная подложка является теплостойкой, она не должна подвергаться воздействию высоких температур в процессе осаждения a-Si: Н. Авторы попытались определить возможно более низкую температуру подложки 7Yion.n> ПРИ которой все еще сохраняются на высоком уровне электрические и оптические свойства слоев a-Si:H.
В случае нелегированной сленки a-Si: Н (/-слой), сформированной на стеклянной подложке при температурах свыше 200 °С, темновая проводимость, фотопроводимость и оптическая ширина запрещенной зоны не чувствительны к температуре осаждения. Их значения соответственно равны 10~8 — 10~7 См/см, 10~4 См/см (при освещении AM-1, P?п = = 92,5 мВт/см2) и 1,7—1,8 эВ. В то же время эти же электрические и оптические свойства легированных пленок a-Si: Н существенно зависят от температуры их получения (Тподл) • На рис'. 5.5.3, а показано влияние Тподл на электрические свойства легированных пленок. Пленки a-Si:H и-типа осаждались при следующих условиях: давление газовой смеси ~ 200 Па, PH3/SiH4 = 0,5 %, мощность ВЧ разряда 10 Вт. При TaoRn >200°С их проводимость превышает Ю"3 См/см, а энергия активации носителей остается постоянной и равной 0,2 эВ (см. рис. 5.5.3, а). Коэффициент оптического поглощения на длине волны 600 нм и оптическая ширина запрещенной зоны слабо зависят от ТП0ДД; они изменяются от 3,6 • 10"4 до 2,0 • 10~4 см"1 и от 1,67 до 1,75 эВ соответственно.
Свойства слоев a-Si : Hp-типа, полученных плазменным осаждением в газовой смеси В2Н6 (0,5 % объемн.) + SiH4, также зависят от ТПоал. Как показано на рис. 5.5.3, б, повышение ТПоцл от 150 до 350 °С увеличивает темновую проводимость и снижает энергию активации, но увеличивает коэффициент, поглощения при длине волны 600 нм от 1,8 • 104 до 7,0 - 104см-1. Слои a-Si: Hp-типа, полученные при Гподл > 300 °С имеют большую темновую проводимость и высокое поглощение света с энергией,
