用EDXRF分析CIGS太阳能电池

由赛莫费雪科学-元素分析仪和相位分析仪2019年2月8日

铜铟硒化镓(CIGS)是一种用于制造太阳能电池的直接带隙半导体。与其他半导体材料相比，CIGS吸收阳光的能力强，因此需要更少的材亚博网站下载料，从而可以生产增强型光伏电池。

CIGS沉积在玻璃基板上，涂覆一层Mo，并用ZnO、CdS和al掺杂ZnO层密封。Mo层厚度可达1 μm, CIGS层厚度可达1 ~ 4 μm。作为一种真正的非破坏性方法，能量色散x射线荧光或EDXRF是CIGS太阳能电池的表征，以及确定层的组成和厚度的完美方法。

典型CIGS太阳能电池的截面示意图

图1所示。典型CIGS太阳能电池的截面示意图

仪表

的ARL™QUANT 'X XRF光谱仪Thermo Scientific™是一种EDXRF系统，提供经济和快速的分析能力。配备风冷Rh端窗管，0.05 mm薄Be窗，最高功率50瓦。一个面积为30毫米的电冷却硅漂移探测器(SDD)²配备在ARL量子x谱仪中。仪器中总共提供了九个初级光束滤波器，保证总能找到最佳激励条件。通过一个可选的10位样品更换器，可以实现无人值守的分析。

样品制备与呈现

对CIGS太阳能电池进行评估时，除了必要时清洗电池表面外，不需要进行样品制备。较大的CIGS电池可以很容易地安置在宽敞的样品室。对于分析特定区域，样品定位是通过CCD相机实现的。

激励条件

用于此应用的激励条件如表1所示。所有的测量都可以在空气中进行，因为没有轻元素。每个条件的测量时间为30秒，可产生数千个计数的元素特征峰值强度。图2显示了从CIGS太阳能模块获得的光谱示例。

表1。用于校准和分析CIGS太阳能电池的激励条件

电压(kV)	管过滤器	大气	居住时间(年代)	感兴趣的元素
30.	Pd厚	空气	30.	铜、Ga、Se
50	铜薄	空气	30.	密苏里州,

在50 kV的激励电压下，用薄铜滤波器获得CIGS太阳能电池的光谱。测量时间为30秒，足以产生强烈的元素特征峰。

图2。在50 kV的激励电压下，用薄铜滤波器获得CIGS太阳能电池的光谱。测量时间为30秒，足以产生强烈的元素特征峰。

校准和验证

基于基本参数(FP)的层厚和成分定量技术，结合Thermo Scientific™WinTrace™软件陆军研究实验室的定量'X光谱仪用来确定每一层的元素组成和厚度。这个包的唯一需求是关于层数和每层中存在的元素的输入。它不需要任何关于浓度或厚度的信息。使用Ga的散装样品进行校准₂O_3.、Cu、In、Mo和SeO₂以及各元素的薄膜标准，其浓度约为50 μg/cm²每一个。

典型CIGS太阳能电池的分析和重复性结果如表2所示，不含铜的变型如表3所示。细胞都不是封闭的一个透明前联系描述无锌和Cd(参见图2)。由于玻璃衬底缺乏元素有任何改善对香烟的元素和密苏里州的影响,其影响可以被拒绝,堆栈模型主要包含一个莫一层一层和香烟。通过对两种样品连续评估10次来测试技术/仪器的重复性。

在相对误差小于或等于0.5%的情况下，测定薄膜厚度的重复性非常好。除Ga(1.5%)外，各元素浓度的相对误差均小于1%。如果将30 kV激励条件的测量时间增加到2分钟，Ga的RSD值将大大降低到1%以下。

表2。典型CIGS太阳能电池的分析和重复性结果

样本运行#	香烟层					钼层
样本运行#	香烟 (μm)	铜（%）	遗传算法（%）	Se （%）	在（%）	莫 (μm)	莫（%）
香烟A01	1.292	16.26	5.90	49.91	27.92	0.925	One hundred.
香烟A02	1.303	16.42	5.74	49.92	27.92	0.922	One hundred.
香烟A03	1.289	16.17	5.82	49.70	28.31	0.922	One hundred.
香烟A04	1.294	16.22	5.91	49.60	28.28	0.922	One hundred.
香烟A05	1.293	16.26	5.79	50.10	27.86	0.934	One hundred.
香烟A06	1.295	16.38	5.90	49.76	27.96	0.924	One hundred.
香烟A07	1.298	16.31	5.91	49.66	28.12	0.927	One hundred.
香烟A08	1.301	16.04	5.71	49.72	28.54	0.926	One hundred.
香烟A09	1.290	16.24	5.84	49.71	28.22	0.934	One hundred.
香烟A10	1.294	16.29	6.02	49.98	27.71	0.931	One hundred.
平均	1.295	16.26	5.85	49.81	28.08	0.927	One hundred.
1-Sigma	０．００５	0．11	0.09	０．１６	0．25	０．００５	0

表3。CIGS型不含铜太阳能电池分析及重复性结果

样本运行#	香烟层					钼层
样本运行#	香烟 (μm)	铜（%）	遗传算法（%）	Se （%）	在（%）	莫 (μm)	莫（%）
香烟B01	1.103	0．06	7．19	53.13	39.62	0.931	One hundred.
香烟B02	1.121	0．04	7.31	52.82	39.84	0.940	One hundred.
香烟B03	1.119	0．00	7.40	52.61	39.99	0.941	One hundred.
香烟当	1.113	0．06	7．11	52.71	40.12	0.934	One hundred.
香烟B05	1.117	0．14	7.36	52.80	39.71	0.933	One hundred.
香烟B06	1.114	0．03	7.30	52.97	39.70	0.939	One hundred.
香烟B07	1.118	0．11	7.27	52.54	40.09	0.935	One hundred.
香烟B08	1.117	0．03	7.36	52.48	40.13	0.940	One hundred.
香烟B09	1.123	0.09	7.35	52.48	40.09	0.943	One hundred.
香烟B10	1.119	0．10	7.27	52.50	40.14	0.932	One hundred.
平均	1.116	0．06	7.29	52.71	39.94	0.937	One hundred.
1-Sigma	0.006	0．04	0.09	0.22	0．20	0.004	0

结论

在本文中，优越的性能ARL QUANT 'X EDXRF光谱仪介绍了用于CIGS太阳能电池无损分析的SDD。优良的重复性值，可通过1分钟的总测量时间的层厚度和层组成。基于fp的薄膜软件能够测量由任意数量的元素组成的多达六层的质量、成分和厚度。

这些信息已经从赛默费雪科学元素分析仪提供的材料中获得，审查和改编。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问赛默费雪科学元素分析仪。

引用

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美国心理学协会
赛莫费雪科学-元素分析仪和相位分析仪。(2019年12月02)。用EDXRF分析CIGS太阳能电池。AZoM。于2021年8月28日从//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=16748检索。
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赛莫费雪科学-元素分析仪和相位分析仪。用EDXRF分析CIGS太阳能电池。AZoM．2021年8月28日。< //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=16748 >。
芝加哥
赛莫费雪科学-元素分析仪和相位分析仪。用EDXRF分析CIGS太阳能电池。AZoM。//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=16748。(2021年8月28日生效)。
哈佛大学
赛莫费雪科学-元素分析仪和相位分析仪。用EDXRF分析CIGS太阳能电池．viewed september 20, //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=16748。