11.5.3 Изготовление фотоэлемента из теллурида кадмия

На Рисунке 11.15 изображен фотоэлемент из теллурида кадмия стандартной конфигурации. Верхняя часть представляет собой стеклянную поверхность с нанесенной на нее прозрачной проводящей оксидной пленкой толщиной приблизительно 1 м , затем идет буферный (промежуточный) слой из сульфида кадмия, толщиной около 0,1м, за ним следует слой из теллурида кадмия толщиной в нескольком, и затем контакт с тыльной стороны изAu,Cu/Au,Ni,Ni/Al,ZnTe:Cuили (Cu,HgTe).

Рисунок 11.15 Типовая структура фотоэлемента из теллурида кадмия [35]

Комментарий к Рисунку 11.15:

ARC – противоотражающее покрытие

TCO – прозрачный проводящий оксид

Glass superstrate –«надложка» из стекла

Back contact – контакт к тыльной поверхности фотоэлемента

EVA – этиленвинилацетат

Back glass – стекло

Слой из прозрачной проводящей оксидной пленки изготавливается с применением SnO,InSnOи. По сравнению с другими материалами, используемыми в качестве проводящей оксидной пленки,показал более высокую проводимость и более высокую светопроницаемость, в результате чего именно он может стать стандартным материалом для изготовления прозрачной оксидной пленки. Для нанесенияCdOисмешивают в соотношении 2:1 в материале анода, который затем наносят на стеклянную поверхность при помощи радиочастотного магнетронного напыления.

Для нанесения тонкого слоя из сульфида кадмия с проводимостью n-типа используется процесс эпитаксии из газовой фазы на основе металлорганических соединений, а также другие технологии нанесения тонкой пленки. Перед нанесением теллурида кадмия этот слой необходимо отжечь с тем, чтобы уменьшить шероховатость поверхности из сульфида кадмия и тем самым сократить изъяны на стыке слоев из сульфида кадмия и теллурида кадмия. Для этого обычно материал помещают в воздушную среду, нагретую до 400°, и выдерживают там в течение 20 минут.

Использование слоя из сульфида кадмия сопряжено с одной интересной трудностью, которая вызвана тем, что слой этот отличается чрезвычайной тонкостью. Во время нанесения теллурида кадмия и в результате последующей тепловой обработки фотоэлемента на границе материалов может произойти их перемешивание. Это может привести к образованию переходов между слоем из теллурида кадмия и прозрачной проводящей оксидной пленкой, что, в свою очередь, влечет за собой существенное снижение напряжения разомкнутой цепи в фотоэлементе. Существует несколько методов минимизация такого перемешивания [41].

Для нанесения слоя из теллурида кадмия применяется целый спектр методов, в т.ч. химическое осаждение из паровой фазы при атмосферном давлении (APCVD), эпитаксия атомных слоев (ALE), сублимация в замкнутом объеме (CSS), электроосаждение (ED), лазерная абляция, физическое осаждение из паровой фазы (PVD), трафаретная печать (SP), напыление, распыление и химическое осаждение из паров металлоорганических соединений (MOCVD) [25]. Слой из теллурида кадмия подвергается тепловой обработке в присутствии хлорида кадмия при температуре 420 °С в течение приблизительно 20 минут. Такая обработка ускоряет рост зёрен в слое из теллурида кадмия с тем, чтобы снизитьзахват неосновных носителей заряда на границах зерен. В фотоэлементах из теллурида кадмия не прошедших термическую обработку напряжение разомкнутой цепи обычно составляет менее 0,5 В, а после термической обработки, значение напряжения разомкнутой цепи может превышать 0,8 В.

Еще одной важной составляющей в процессе оптимизации производительности фотоэлемента является обеспечение стабильности контакта к тыльной поверхности фотоэлемента. Перед тем как присоединить тыльный контакт, поверхность из теллурида кадмия протравливается нитрофосфатом, в результате чего на тыльной поверхности слоя из теллурида кадмия образуется слой из элементарного теллура. Элементарный теллур обеспечивает более устойчивый/стабильный контакт между материалом с проводимостью р-типа …ДАЛЬШЕ В ТЕКСТЕ СТРОКА ПРОПУЩЕНА …

На завершающем этапе изготовления модуля фотоэлемент с тыльной поверхности герметизируется при помощи слоя из этиленвинилацетата, который прокладывается между слоем металлизации и еще одним слоем из стекла.