光伏电池，或太阳能电池是一种半导体设备，由大面积的p-n结二极管组成，在阳光存在的情况下能够产生可用的电能。这种转换称为光伏效应。太阳能电池有许多应用，特别适合于无法从电网获得电力的情况，例如在偏远地区的电力系统、地球轨道卫星、手持计算器、远程无线电话、抽水应用等。
大部分研究主要集中在使太阳能电池更便宜，更有效，因此它们可以更有效地与其他能源竞争。大部分优化需要精确表征薄膜的薄膜厚度和用于制造细胞的薄膜的吸收效率。
光谱椭圆形测量是一种光学测量技术，用于简单准确地确定薄膜厚度和光学常数。本应用笔记说明了技术表征光伏器件的能力。普遍研究亚博网站下载的材料包括：非晶硅，聚硅，ZnO，ITO，Sno2，Tio.2,罪x、采用等……
光伏电池 - 它如何工作？
光伏效应从其能带隙中上方的半导体中的光子的吸收开始，导致电荷载波的产生（电子和孔）。然后，这些电荷载流子通过半导体内的P-N或P-I-N个结产生的内部电场，或通过半导体和另一种材料之间的异质结来分离。
图1所示。光伏电池的图。
最后，电荷载体由电极收集，并且可用于在外回路中产生电流。电池的前电极应设计成允许高透射光子。这可以通过金属栅的细栅，或者通过使用透明导电氧化物（TCO），例如氧化锡（ITO），氧化锡（SnO2）或氧化锌（ZnO）。用于增加耦合到太阳能电池的光量的抗反射涂层通常沉积在电池的前侧。使用等离子体增强的化学气相沉积（PECVD），通常在几百纳米厚的层中施加。
图2。薄膜A-Si：H光伏电池的示意性横截面。
亚博网站下载材料和效率
人们已经研究了用亚博网站下载于太阳能电池的各种材料。大多数大型商业太阳能电池工厂生产丝网印刷多晶硅太阳能电池。单晶圆片可以制成极好的高效太阳能电池，但通常认为其过于昂贵，无法大规模生产。非晶硅电池的转换效率很低，约为8%。聚合物或有机太阳能电池由超薄层(通常为100纳米)的有机半导体制成。它们的生产成本可能比硅更低，但迄今为止实现的效率很低，而且电池对空气和水分高度敏感，这使得商业应用变得困难。
光伏设备描述
以下介绍了一种通常以光谱椭圆形表征的样品的三种实例。使用Deltapsi2软件控制的Horiba科学UVisel光谱相位调制椭圆仪进行分析。以0.6至6.5eV（190-2100nm）的延伸光谱范围内以70°的发生率，以70°的发生率获得椭圆数据。
分级麦克风rocrystalline硅层
微晶硅层在深度上是不均匀的。该模型包括一个分级层(线性函数)，用于在层的底部指定一个值，在层的顶部指定另一个值。用色散公式表示微晶硅的光学常数。
图3。微晶硅的光学常数。
结果表明，模型(线)与实验数据(点)在整个光谱范围内具有良好的一致性2=0.81(结果质量参数)。
图4。实验数据和生成数据。
不均匀的ZnO.层
该样品由沉积在c-Si上的ZnO层组成。为了表示ZnO层深度的不均匀性，采用了三层模型。样品表面粗糙度较小，ZnO的密度从c-Si界面(第1层)到顶部(第2层)逐渐增大。它提供了从第1层到第2层的折射率增加。
粗糙度 |
27了 |
氧化锌 |
508Å. |
82.2％ZnO + 17.8％空隙 |
302Å. |
C-Si衬底 |
|
图5。ZnO的光学常数。
SiN的厚度映射x层
通过使用电动XY样本阶段和映射配方，简单自动化样本在不同位置的分析。在每个点测定厚度和光学常数。映射显示在样品表面上600和750的SINX厚度的变化。
图6。罪的厚度图x层。
结论
椭偏光谱法是表征薄膜厚度和光学常数的理想技术，可用于光伏应用。光谱椭偏仪对粗覆盖层和梯度光学常数的存在也很敏感。该方法具有快速、操作简单、无损等优点。
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