CulnSe2-GaAs eklemlerin elektriksel özellikleri

Abstract

CIS-GaAs eklemler, CIS filmlerin n-tipi GaAs altlıkların yüzeyine tek kaynaktan vakumda buharlaştırma yöntemiyle hazırlandı. X-ışınları kırınım, x-ışınları floresans, elektron ve optik mikroskopi yöntemleriyle CIS filmlerin ve CIS-GaAs eklemlerinin kristal yapısı, kompozisyonu ve yüzey morfolojisi incelendi. Kalkopirit yapıya sahip olan polikristal CIS filmlerinin örgü parametreleri a=b=5,786 Â, c=l 1,572 Â ve (111) GaAs için a=5,66 Â olarak bulundu. CIS filmlerin (111) GaAs altlıkların yüzeyinde (112) yönünde büyüdüğü gözlendi. CIS-GaAs pillerin akım-gerilim karakteristikleri, fotoduyarlılık spektrumları ve kapasitans-gerilim karakteristikleri incelendi. Pillerin ışığa duyarlılığı A,=0,35-l,0 um aralığında ve fotovoltaik parametreleri, açık devre gerilimi Voc=467 mV ve kısa devre akım yoğunluğu Jsc=8,9 mA/cm2 olarak bulundu. X-ışınları floresans yöntemiyle, bakır atomlarının CIS filminden GaAs altlığa difüzyonu incelendi ve bakırın GaAs altlıktaki difüzyon katsayısı D= 1.2x1 0"8 cm2/s (520°C için) gözlendi. Termal elektro-motor kuvveti yöntemiyle GaAs altlıkta yaklaşık x=8 um derinlikte p-n homoeklemin varlığı tespit edildi. Başka bir yoldan, GaAs'da akseptör tipli bakır atomlarıyla oluşan delik konsantrasyon dağılımı hesaplandı ve benzer şekilde p-n homoeklemin yaklaşık x=8 um derinlikte varlığı tespit edildi. Na difüzyonunun CIS fimlerinin elektrik özelliklerine ve CIS-GaAs pillerin fotovoltaik parametrelerine etkisi araştırıldı. Na atomlarının difüzyonu sonucunda CIS filmlerde delik konsantrasyonu yaklaşık 100 kat arttı, CIS-GaAs pillerinin fotovoltaik parametrelerinde önemli ölçüde (Voc= 370 mV'dan 470 mV'a, Jsc=0,8 mA/cm2'den 5,5 mA/cm2'ye kadar) artış görüldü. İdeal pCIS-pGaAs-nGaAs hetero-homoeklemin enerji band diyagramı çizildi ve bu çalışmada elde edilen bazı sonuçlar enerji band diyagramı ile yorumlandı.