Search

Possibilities of plasma chemical deposition ofa-Si1−xGex:H (x = 0÷1) films undoped and doped with PH3 or B2H6 have been analyzed from the viewpoint of their application in p–i–n structures of solar cells. The optical, electric, and photo-electric properties are considered, and the amount of hydrogen contained in those films is determined. The film properties are found to strongly depend on the film composition and the hydrogenation level. The number of hydrogen atoms in the films is varied by changing the gas mixture composition, and IR absorption in a-Si:H and a-Ge:H films is measured. The photoconductivity is calculated using the formula Jph =AF^y withy = 1. The hydrogen concentration NH in the films is characterized by the preferable additional parameterP and was determined with the use of the vibrational stretching and wegging modes for thea-Si1−xGex:H (x = 0÷1) films. The a-Si:H and a-Si0.88Ge0.12:H films were used to fabricate three-layer solar cells with an element area of 1.3 cm2 and an efficiency of 9.5%., Проанализированы возможности применения технологии плазмохимического осаждения пленок a-Si1−xGex:H (x = 0−1), нелегированных и легированных PH3 и B2H6, для использования их в p–i–n-структурах солнечных элементов. Рассмотрены оптические, электрические, фотоэлектрические свойства, также определено количество водорода, содержащегося в данной пленке. Найдено, что свойства пленки сильно зависят от состава и уровня гидрогенизации. Количество атомов водорода в пленках варьировали путем изменения составов газовой смеси, и измеряли ИК поглощение для пленок a-Si:H и a-Ge:H. Фотопроводимость рассчитывалась по соотношению: Jф =AF^y приy = 1. Концентрация водорода в пленках определялась предпочтительным дополнительным параметром – Р. В то же время NH определялось с помощью колебательной моды растяжения и моды качения для пленок a-Si1−xGex:H (x = 0−1). На основе пленок a-Si:H и a-Si0,88Ge0,12:H изготовлены трехслойные солнечные элементы с площадью элемента 1,3 см2 и эффективностью (E) 9,5%.

Some parameters of thin films fabricated of hydrogenated amorphous silicon–carbon alloys a-Si1 xCx:H with x = 0 and 0.5 and nanocrystalline silicon (nc-Si) and serving as a basis for developing solar cells including a Schottky barrier and p–i–n and double p–i–n heterojunctions have been considered. In double p–i–n heterojunctions, a-SiC/a-Si/nc-Si, the p-layer was made from a-SiC:H and used as a “window”, and the n-layer was made from nc-Si. The current-voltage characteristics of solar cells of each type at their illumination are studied. The highest efficiency of 11.5% was found for solar cells with the double p–i–n heterojunctions in the case where a cell 1 cm2 in area was illuminated with light of a 100-mW/cm2 intensity., В работе рассмотрены некоторые параметры тонких пленок гидрогенизированного аморфного сплава кремния-углерода (a-Si1 xСx:Н) (x = 0; 0,5) и нанокристаллического кремния (нк-Si). На основе этих пленок разработаны солнечные элементы с барьерами Шоттки, n–i–p- и двойным n–i–p-гетеропереходом. Элементы двойных гетеропереходов a-SiС/a-Si/нк-Si, в которых p-слой изготавливался из a-SiС:Н и использовался в качестве “окна”, и n-слой изготавливался из нк-Si. Исследованы вольт-амперные характеристики при освещении для каждого типа солнечных элементов. Установлено, что наибольшее значение коэффициента полезного действия солнечных элементов с двойным n–i–p-гетеропереходом в случае освещения с интенсивностью 100 мВт/см2 площади элементов 1 см2 составляет 11,5%.

We evaluate the hydrogen content in hydrogenated amorphous germanium- and carbon- and also boron- and phosphorus-doped nanocrystalline silicon films obtained by a plasma chemical deposition technique. The films were made of a silicon-containing mixture (silane) heavily diluted with hydrogen and an inert gas (argon), and also methane and germane. In the study we use a combination of Infrared spectroscopy, recoil proton method and X-rays diffraction analysis. The hydrogen content is found to be as great as16 at% for the nanocrystalline films and 24 at% for the alloys. The hydrogen content in the alloys increases with the carbon concentration and decreases with germanium.