ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК Cu2ZnSnSe4 МЕТОДОМ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ

Методом атомно-силовой микроскопии исследовано влияние типа подложки на структуру и шероховатость поверхности пленок Cu2ZnSnSe4, полученных методом селенизации металлических прекурсоров Cu-Zn-Sn на подложках из стекла с подслоем молибдена и молибденовой фольги (Мо/стекло, Мо-фольга). Обнаружено, что пленки Cu2ZnSnSe4 на подложках Мо/стекло и Мо-фольга имеют близкие значения шероховатости и зернистую структуру. Пленки Cu2ZnSnSe4 имеют более высокие значения шероховатости и максимальной высоты неровности профиля, чем металлические прекурсоры Cu-Zn-Sn. Увеличение шероховатости при формировании пленок Cu2ZnSnSe4 из прекурсоров происходит за счет роста зерен в процессе отжига и селенизации.

Cu2ZnSnSe4, тонкие пленки, прекурсоры, электрохимическое осаждение, гибкие подложки, атомно-силовая микроскопия

1. Solar cell efficiency tables (version 48) / M. A. Green [et al.] // Prog. Photovolt: Res. Appl. – 2016. – Vol. 24. – P. 905–913.

2. Green, M. A. Estimates of Te and In prices from direct mining of known ores / M. A. Green // Prog. Photovolt: Res. Appl. – 2006. – Vol. 14. – P. 347–359.

3. Fthenakis, V. M. Toxic Materials Released from Photovoltaic Modules During Fires: Health Risks / V. M. Fthenakis, P. D. Moskowitz // Prog. Photovolt: Res. Appl. – 1995. – Vol. 29, n 1. – P. 63–71.

4. Paranthaman, M. P. Semiconductor Materials for Solar Photovoltaic Cells / M. P. Paranthaman, W. Wong-Ng, R. N. Bhattacharya. – Switzerland: Springer International Publishing, 2016. – P. 25.

5. Formation of structure of the CdTe fi lm, recrystallized on Mo/glass substrate under high temperature and mechanical pressure / V. Mikli [et al.] // Thin Solid Films. – 2009. – Vol. 517, N 7. – P. 2252–2255.

6. Toshiyuki, Y. Characterization of Cu(In,Ga)Se2 thin fi lms prepared by thermal crystallization on Mo/glass substrate / Y. Toshiyuki, Y. Yukio, Y. Akira // Solar Energy Materials and Solar Cells. – 2001. – Vol. 67, N 1/4. – P. 77–82.

7. Characterization of thin-film a-Si:H/μc-Si:H tandem solar cells on glass substrates / A. Klossek [et al.] // Crystal Research and Technology. – 2013. – Vol. 48, N 5. – P. 279–286.

8. Synthesis of wurtzite Cu2ZnSnS4 thin fi lms directly on glass substrates by the solvothermal method / H. Guan [et al.] // Materials Letters. – 2015. – Vol. 159. – P. 200–203.

9. Schock, H.-W. Properties of Chalcopyrite-Based Materials and Film Deposition for Thin Film Solar Cells / H.-W. Schock. – Berlin: Springer Series in Photovoltaics, 2004. – 259 p.

10. Pagliaro, M. Flexible Solar Cells / M. Pagliaro, G. Palmisano, R. Ciriminna. – Italy: WILEY-VCH, 2008. – P. 190.

11. Structural Design of Flexible Solar Generators / K. Seifart [et al.] // Proc. of the 7th ESPC, Stresa, Italy, May 9–13 2005 / European Space Agency (ESA); ed. by A. Wilson. – Stresa, Italy, 2005. – P. 200–210.

12. Flexible Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells for space application / K. Ottea [et al.] // Thin Solid Films. – 2006. – Vol. 511/512. – P. 613–622.

13. Петрусёв, А. С. Повышение эффективности солнечных батарей с помощью одноосного трекера и акрилового концентратора / А. С. Петрусёв // Современные техника и технологии: материалы XХ Междунар. науч.-практ. конф., Томск., 14–18 апр. 2014 г. / Нац. исслед. Томский политехн. ун-т. – Томск, 2014. – С. 37–38.

14. A 21.5% efficient Cu(In,Ga)Se2 thin-film concentrator solar cell / J. S. Ward [et al.] // Prog. Photovolt: Res. Appl. – 2002. – Vol. 10. – P. 41–45.

15. Impact of substrate roughness on CuInxGa1-xSe2 device properties // W. K. Batchelor [et al.] // Solar Energy Materials and Solar Cells. – 2004. – Vol. 83, N 1. – P. 67–80.

16. CIGS solar cells on flexible stainless steel substrates / T. Satoh [et al.] // Proc. of the 28th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Anaheim, CA, 2000 / Electron Devices Society of the Institute of Electrical and Electronics Engineers; Edited by Simon Liu [et al.]. – Anaheim, CA, 2000. – P. 567–570.

17. Flexible and Light Weight Substrates for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells and Modules / M. Hartman [et al.] // Proc. of the 28th IEEE Photovoltaics Specialists Conference, Anaheim, CA, 2000 / еds: Simon Liu [et al.]. – Anaheim, CA, 2000. – P. 638–642.

18. The Application of Metallic Foils as Substrate for CIGS Thin Film Solar Cells / G. San Vicente [et al.] // Proc. of the 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference, London, UK, 2001 / James & James Science Publishers Ltd.; Edited by P. Fath [et al.]. – London, UK, 2001. – P. 638–642.

19. Batchelor, W. K. Substrate and Back Contact Effects in CIGS Devices on Steel Foil / W.K. Batchelor // Proc. of the 29th IEEE Photovoltaics Specialist’s Conference, New Orleans, LA, 0-24 May 2002 / еds: Daniel Feuermann [et al.]. – New Orleans, LA, 2002. – P. 719.

20. Dependence of Film Surface Roughness on Surface Migration and Lattice Size in Thin Film Deposition / J. Huang [et al.] // American Control Conference, San Francisco, CA, USA June 29 – July 01, 2011./ Agilent Technologies; еds: Martha Grover [et al.]. – USA, 2011. – Р. 2957–2962.

21. Poruba, A. Optical absorption and light scattering in microcrystalline silicon thin films and solar cells / A. Poruba, A. Fejfar // J. Appl. Phys. – 2000. – Vol. 88. – P. 148–160.

22. Rowlands, S. F. Optical modelling of thin film solar cells with textured interfaces using the effective medium approximation / S. F. Rowlands, J. Livingstone, C. P. Lund // Solar Energy. – 2004. – Vol. 76, N 1/3. – P. 301–307.

23. Springer, J. Improved three-dimensional optical model for thin-film silicon solar cells / J. Springer, A. Poruba // J. Appl. Phys. – 2004. – Vol. 96. – P. 5329–5337.

24. Zeman, M. Optical modeling of a-Si:H solar cells with rough interfaces: Effect of back contact and interface roughness / M. Zeman, R. Vanswaaij // J. Appl. Phys. – 2000. – Vol. 88. – P. 6436–6443.

25. Krc, J. Experimental investigation and modelling of light scattering in a-Si:H solar cells deposited on glass/ZnO:Al substrates / J. Krc, M. Zeman // Mater. Res. Soc. – 2002. – Vol. 715. – P. A13.3.1–A13.3.6.

26. Leblanc, F. Numerical modeling of the optical properties of hydrogenated amorphous-silicon-based p-i-n solar cells deposited on rough transparent conducting oxide substrates / F. Leblanc, J. Perrin // J. Appl. Phys. – 1994. – Vol. 75. – P. 1074.

27. Sahraei, N. Investigation of the Optical Absorption of a-Si:H Solar Cells on Micro- and Nano-Textured Surfaces / N. Sahraei [et al.] // Energy Procedia. – 2013. – Vol. 33. – P. 166–172.

28. Рыков, А. С. Сканирующая зондовая микроскопия полупроводниковых материалов и наноструктур / А. С. Рыков. – СПб.: Наука, 2001. – 52 c.

29. Станчик, А. В. Фазовый анализ электроосажденных прекурсоров Сu-Zn-Sn для солнечных элементов на основе Cu2ZnSnSe4 / А. В. Станчик, С. А. Башкиров, В. Ф. Гременок // Физ. образование в вузах. – 2016. – Т. 22, №1. – С. 137С–138С.

30. Roughness parameters / E. S. Gadelmawla [et al.] // J. Mater. Process. Technol. – 2002. – Vol. 123. – P. 133–145.

31. Das, S. Growth, fabrication and characterization of Cu2ZnSn(SxSe1–x)4 photovoltaic absorber and thin-film heterojunction solar cells: Diss. Master of Engineering: 08.09.14 / S. Das. – Columbia, 2014. – 106 p.

32. Морфология и топология электроосажденных прекурсоров Сu-Zn-Sn для солнечных элементов на основе Cu2ZnSnSe4 / А. В. Станчик [и др.] // Физ. образование в вузах. – 2016. – Т. 22, № 1. – С. 106С–107С.

33. Tashlykov, I. S. Elemental composition, topography, and wettability of the surface of graphite modified by ion-assisted deposition of chromium coatings / I. S. Tashlykov, S. M. Baraishuk // Russ. J. Non-Ferrous Metals. – 2008. – Vol. 49, N 4. – P. 303–307.

34. Tashlykov, I. S. Composition, structure and surface morphology of silicon modified by ion dynamic mixing / I. Tashlykov, S. Baraishuk, O. Mikkalkovich, I. Antonovich // Przeglad Elektrotechniczny. – 2008. – Vol. 84, N 3. – P. 111–113.