Khóa luận tốt nghiệp chế tạo linh kiện pin mặt trời

Khóa luận tốt nghiệp Chế tạo pin mặt trời

1 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, chúng xin chân thành cảm ơn thầy Trần Quang Trung, người vô tận tụy bảo chúng suốt trình học tập nghiên cứu mơn Vật Lý Chất Rắn Thầy bên cạnh chúng đưa lời khuyên vô quý báu Kiến thức kinh nghiệm mà thầy truyền đạt “tài sản” vô quý giá giúp chúng tự tin bước vào đời Ngoài ra, niềm say mê hết lịng khoa học ln gương sáng cho chúng noi theo bước đường khoa học chông gai Chúng chân thành cảm ơn Đặng Thành Công, người thầy bên cạnh giúp chúng vượt qua giai đoạn khó khăn q trình làm khóa luận Chúng em xin cảm ơn chị Huỳnh Xuân Nguyễn, người chị bên cạnh cho chúng em lời khuyên quý giá, chỉnh sửa lỗi nhỏ để chúng em hồn thành khóa luận tốt Chúng cảm ơn quý thầy cô môn Vật Lý Chất Rắn hết lòng dạy dỗ kiến thức quan trọng để sau chúng vững bước đường đời Cảm ơn anh chị môn Vật Lý Chất Rắn hỗ trợ sơ vật chất lẫn tinh thần, hướng dẫn chúng em bước để làm quen với phòng thí nghiệm truyền đạt kinh nghiệm chúng em bước đầu bỡ ngỡ Con cảm ơn cha mẹ, gia đình điểm tựa tinh thần lúc khó khăn, chia vui buồn sống Gia đình nơi bình n tơi trở Cảm ơn bạn chia vui buồn góp ý cho chúng tơi làm tốt khóa luận Chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU 10 I.1.Tìm hiểu Pin Mặt Trời – loại Pin Mặt Trời .11 I.1.1 Tìm hiểu chung Pin Mặt Trời 12 I.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Pin Mặt Trời 13 I.1.3 Một số loại Pin Mặt Trời Silic tiếp xúc p-n 14 I.1.4 Sơ lược loại Silic 16 I.1.4.1.Silic đơn tinh thể (c-Si, crystal Silicon) 17 I.1.4.2.Silic vơ định hình ( a-Si, amophous Silicon) 18 I.1.4.3.Silic nano/ micro tinh thể (nc/ µc-Si): 21 I.2.Các trình vật lý Pin Mặt Trời Silic 22 I.2.1 Các khái niệm 22 I.2.1.1 Bán dẫn – bán dẫn pha tạp .22 I.2.1.2: Pha tạp đậm n+ p+ phương pháp khuếch tán nhiệt 25 I.2.1.3: Sự phân bố hạt tải bán dẫn trạng thái cân (bán dẫn đặt tối) 29 I.2.2 Các trình vật lý Pin Mặt Trời .31 I.2.2.1 Quá trình hấp thụ photon 31 I.2.2.2: Quá trình tách hạt tải, tạo dòng quang điện .37 I.2.3 Đặc trưng I-V Pin Mặt Trời 41 I.2.3.1 Mật độ dòng chuyển tiếp nối p-n 41 I.2.3.2 Đặc trưng I-V Pin Mặt Trời: 44 I.3 Hiệu suất Pin Mặt Trời: .45 I.3.1.Hiệu suất chuyển đổi từ quang sang điện Pin Mặt Trời 45 I.3.1.1 Xác định hiệu suất chuyển đổi Pin: .45 I.3.1.2 Xác định công suất cực đại Pin .46 I.3.2 Làm tăng hiệu suất chuyển đổi từ quang sang điện 47 I.3.2.1 Chọn vật liệu làm đế bán dẫn phù hợp .47 I.3.2.2 Chọn điện cực kim loại 47 I.3.2.3 Điện cực suốt: .50 I.3.3 Các phương pháp làm tăng khả tập trung ánh sáng vào Pin: 51 I.3.3.1 Sự hao hụt phổ lượng chiếu sáng: 51 I.3.3.2.Các Phương pháp tăng cường độ ánh sáng chiếu vào Pin: 51 PHẦN II: THỰC NGHIỆM 54 II.1.Khảo sát chế tạo đơn lớp bán dẫn điện cực .56 II.1.1Xử lí bề mặt đế Si 56 II.1.1.1 Tiến trình thực nghiệm 56 II.1.1.2: Kết thảo luận: .58 II.1.2: Tạo lớp n+Si cách pha tạp Phôtpho 60 II.1.2.1 Tiến trình thực nghiệm 60 II.1.2.2 Kết thảo luận .62 II.1.3 Tạo lớp p+Si cách pha tạp Nhôm 63 II.1.3.1 Tiến trình thực nghiệm 63 II.1.3.2 Kết thảo luận .65 II.1.4 Tạo điện cực lưới nhôm 66 II.1.4.1 Tiến trình thực nghiệm 67 II.1.4.2 Kết thảo luận .67 II.2 Chế tạo linh kiện pin mặt trời dựa cấu trúc tiếp xúc p-n .69 II.2.1Tạo pin theo cấu trúc bề mặt 71 II.2.1.1 Tiến trình thực nghiệm 72 II.2.1.2 Kết thảo luận .73 II.2.2 Tạo pin theo cấu trúc phân lớp .76 II.2.2.1 Tiến trình thực nghiệm 77 II.2.2.2 Các phép đo kết 78 II.2.3:Ảnh hưởng màng ZnO .79 II.2.3.1: Tiến trình thực nghiệm 80 II.2.3.2: Kết thảo luận 82 II.3: Khảo sát thay đổi tính chất hiệu suất thêm lớp a-SiH vào cấu trúc pin 86 II.3.1: Sơ lược PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 86 II.3.2 Tạo màng Si:H loại i (thuần) 88 II.3.2.1 Tiến trình thực nghiệm 88 II.3.3 Tạo cấu trúc Pin p-i-n .91 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU .92 PHỤ LỤC I : CÁC THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠT: 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO .100 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình I.1: Sân vận động Đài Loan sử dụng lượng mặt trời để sản xuất điện Hình I.1.1a: mơ hình Pin Mặt Trời Bảng I.1.1b: Các loại Pin Mặt Trời Hình I.1.2: Mơ hình cấu tạo Pin Mặt Trời tiếp xúc p-n Hình I.1.3a: Mơ hình Pin tím (Violet Cell) Hình I.1.3b: sơ đồ cấu tạo pin PERL Hình 1.1.3c: Cấu trúc Pin Mặt Trời vơ định hình Silic (a-Si:H) dạng tiếp xúc đơn p-i-n Hình I.1.4.1a: Cấu trúc mạng tinh thể Silic Hình I.1.4.1b: Liên kết cộng hóa trị nguntử Silic Hình I.1.4.1c: Cấu trúc vùng lượng Hình I.1.4.2a: dạng biểu diển cho cấu trúc Silic vơ định hình Hình I.1.4.2b: a) Một( nút khuyết mạng Silic (b) Liên kết bất bão hịa (dangling bond) Hình I.1.4.2c : Sự xuất “đuôi” vùng cấm trật tự xa (a) a-Si:H (b) nc/µc- Si:H Hình I.1.4.3: Cấu trúc nc/μc-Si Hình I.2.1.1a: phụ thuộc nồng độ hạt tải nI vào độ rộng vùng cấm Eg nhiệt độ Hình I.2.1.1b: mơ hình giản đồ lượng bán dẫn loại n Hình I.2.1.1c: Mơ hình mức lượng bán dẫn loại p Bảng I.2.1.2: Các loại nguyên tố dùng doping cho đế Silic Hình I.2.1.2a : Hai dạng pha tạp vào bên mạng tinh thể: thay (a) (b) xen kẻ (c) Hình I.2.1.2b: Sự phụ thuộc nồng độ pha tạp vào nhiệt độ Hình I.2.1.2c: Sự phụ thuộc độ sâu khuếch tán vào thời gian lưu nhiệt Hình I.2.1.3: Hàm mật độ trạng thái hạt tải Hình I.2.2.1a: Giản đồ lượng (a) bán dẫn trực tiếp,( b) bán dẫn gián tiếp Hình I.2.2.1b: hệ số hấp thụ số vật liệu Hình I.2.2.1c: nồng độ hạt tải thay đổi có photon chiếu vào Hình I.2.2.1d: Photon chiếu qua bán dẫn có bề dày dx Hình I.2.2.2a: Giản đồ vùng lượng bán dẫn trạng thái cân Hình I.2.2.2b: Trường hợp chuyển hóa hồn tồn thành điện Hình I.2.2.2c : Trường hợp hóa khơng chuyển hóa hồn tồn thành điện Hình I.2.3.1: Các vùng sinh hạt tải Pin Mặt Trời.(chấm đen electron, chấm trắng lỗ trống) Hình I.2.3.2: Đặc trưng I-V Pin Mặt Trời Hình I.3.1.2: Xác định công suất cực đại Pin Bảng I.3.2.2: Công số điện cực thường dùng Hình I.3.2.2a: trước sau tiếp xúc kim loại bán dẫn loại N Hình I.3.2.2b: trước sau tiếp xúc kim loại bán dẫn loại P Hình I.3.2.2c: Tạo tiếp xúc Ohmic cách pha tạp đậm Hình I.3.2.2d: Đặc trưng I-V tiếp xúc Ohmic Schottky Hình I.3.3.1: Sự hao hụt lượng phổ chiếu sáng mặt trởi chiếu xuống Trái Đất Hình I.3.3.2a: Sử dụng hệ thấu kính hội tụ làm tăng hiệu suất Pin Hình I.3.3b: bề mặt chống phản xạ dang kim tự tháp dạng Pin có bề mặt chống phản xạ Hình I.3.3c: Ánh sáng truyền qua Pin màng mỏng bi phản xạ trở lai Hình II.1.1.1a: Máy siêu âm Jac Ultrasonic 1050 Jinwoo Hình II.1.1.1b:lị sấy SPT 200 Hình II.1.1.1c: Hệ điều nhiệt điện trở Bảng II.1.1.2a: bề mặt mẫu Si sau rửa Bảng II.1.1.2b: bề mặt mẫu Si sau rửa ăn mịn bề mặt Hình II.1.1.2c: bề mặt mẫu Si sau rửa ăn mịn bề mặt Hình II.1.2.1a: hệ thống hút chân khơng Hình II.1.2.1b buồng nung mẫu Hình II.1.2.1c hút chân khơng cho buồng Hình II.1.2.1d: nung mẫu lị Elektro Usarmar – RK42 Hình II.1.3.1a Hệ bốc bay chân khơng Hình II.1.3.1b: Buồng chân khơng hệ bốc bay Hình II.1.4: Tạo tiếp xúc Ohmic hiệu ứng xuyên hầm lượng tử Hình II.1.4.1: Các dạng mask Hình II.1.4.2a: điện cực nhơm song song Hình II.2a Các thành phần Pin Mặt Trời Hình II.2b: Cấu trúc bề mặt Hình II.2c: Cấu trúc phân lớp Hình II.2.1a Sơ đồ khối bước thực pin p-n loại Hình II.2.1b a) mẫu trước ăn mịn b )mẫu sau ăn mịn Hình II.2.1.2a: Mẫu Al n+(P800N)-p-Al Hình II.2.1.2b:Mẫu Al-n+(P800N)-p-p+(Al800N)-Al Hình II.2.1.2c: Mẫu Al(200)-n+(P900CK)-p-p+(Al800N)-Al(200) Hình II.2.1.2d: Mẫu Al(200)-n+(P900CK)-p-p+(Al800KK)-Al(200) Hình II.2.1.2e: Mẫu Al(200)-n+(P900CK)-p-p+(Al800KK)-Al(200) HìnhII.2.2.1: Etching phương pháp thả Hình II.2.2.2a: Mẫu0,52mm Al(200)n+(P900CK)pp+(Al 500N Hình II.2.2.2b: Mẫu0,38mm Al(200)n+(P900CK)pp+(Al 500N Hình II.2.2.2c: Mẫu0,18mm Al(200)n+(P900CK)pp+(Al 500N) Hình II.2.3.1: trình tạo ZnO phương pháp sol-gen Hình II.2.3.2a: phổ truyền qua màng ZnO:Al phương pháp sol-gen Hình II.2.3.2b: ảnh chụp SEM lớp ZnO Hình II.2.3.2c: So sánh hai mẫu trước sau phủ ZnO Hình II.2.3.2d: Quá trình tái hấp thụ Hình II.3.1a: Các q trình PECVD Hình II.3.1b: Hệ PECVD mơn VLCR Hình II.3.2.2b: Phổ Raman màng có R=5 đỉnh “fit” Gauses Hình i.1.1: Máy Stylus profiler Veeco Detak 6M Hình i.2.1: Hệ đo Hall: (a) thân máy, (b) nam châm vĩnh cửu tạo từ trường, (c) giữ mẫu Hình i.2.2: hình minh họa cách đo mẫu máy hall Hình i.3.1: Máy đo hồng ngoại Hình i.3.2: Máy UV-Vis Jasco V530 Hình i.4.1: Hệ đo đặc trưng I-V pin mặt trời Hình i.4.2: cách mắc mạch đo đặc trưng I-V Hình i.5.1: Máy SEM JMS-6480LV I-V 10 LỜI MỞ ĐẦU Năng lượng nhu cầu thiết yếu người để tồn phát triển Trong đó, dạng lượng sử dụng phổ biến điện chúng phục vụ cho hầu hết lĩnh vực đời sống Những nguồn điện phổ biến thủy điện, điện hạt nhân, nhiệt điện… Nhưng nhìn chung nguồn cung cấp điện không đáp ứng yêu cầu người lâu dài, đặc biệt hậu mà chúng để lại cho mơi trường Do người phải tìm nguồn lượng để thay tương lai Sử dụng lượng mặt trời giải pháp hứa hẹn khai thác cách hiệu Vì nguồn lượng gần vô tận Từ pin mặt trời đời lần vào thập niên chín mươi mở hướng cho việc sử dụng lượng mặt trời Tuy nhiên, Pin Mặt Trời chưa sử dụng phổ biến giá thành cao hiệu suất thấp Các nhà khoa học nhà sản xuất giới khơng ngừng tìm kiếm giải pháp để nâng cao hiệu suất giảm giá thành Pin Mặt Trời Riêng nước ta, tình trạng thiếu điện thường xuyên gây khơng thiệt hại cho kinh tế ảnh hưởng đến đời sống, sinh hoạt người dân Điều địi hỏi phải có thêm nguồn lượng bổ sung vào nguồn lượng có Từ lý với định hướng dẫn dắt Thầy hướng dẫn, đề tài chúng tơi thực bước đầu tìm hiểu lý thuyết tiến hành chế tạo Pin Mặt Trời có cấu trúc p-n Pin Mặt Trời có cấu trúc p-i-n dựa đế Silic đơn tinh thể loại p Nhằm phục vụ cho việc chế tạo pin, tiến hành chế tạo nghiên cứu số tính chất đơn lớp n+ p+ dựa phương pháp nhiệt khuếch tán Ngoài chúng tơi cịn khảo sát thêm số đặc trưng lớp điện cực lớp chống phản xạ bề mặt 88 Hình II.3.1b: Hệ PECVD mơn VLCR II.3.2 Tạo màng Si:H loại i (thuần) II.3.2.1 Tiến trình thực nghiệm Quá trình lắng đọng màng Si:H hệ PECVD mơ tả chia làm giai đoạn trình bày đây: a) Giai đoạn 1: Gắn mẫu giải hấp buồng Buồng hút bơm Turbo đến chân không 10-6 Torr thời gian 3h nhiệt độ 2500C Mục đích q trình làm giảm tác dụng O2 nước buồng b) Giai đoạn 2: Cho khí vào buồng tạo màng gồm bước sau đây:  Khí điều chỉnh ổn định van hệ thống vi chỉnh khí trước dẫn vào buồng  Dẫn khí vào buồng, phóng điện tạo plasma buồng Cuối điều chỉnh cho áp suất lắng đọng ổn định a) Giai đoạn 3: Hút buồng, chờ nguội Sau lắng đọng xong nhiệt độ đế cao, nhiệt độ lượng oxi thấm vào buồng gây phản ứng tạo lớp oxit 89 bề mặt màng Vì trình chờ buồng nguội dùng bơm Turbo hút buồng để làm giảm thiểu tác động oxi Chúng tham khảo tiến hành lặp lại kết nghiên cứu môn Vật Lý Chất Rắn màng a-Si:H với điều kiện tạo màng sau : Điều kiện lắng đọng Tên FH2 FSiH4 Công suất FH2/FSiH4 mẫu R= PRF(mW/cm2) Áp suất Nhiệt độ (Torr) ( 0C) Thời gian (phút) SI1 15 15 150 250 180 SI2 30 15 150 250 180 SI3 60 20 150 250 180 SI4 65 13 150 250 180 SI5 65 15 150 250 180 SI6 60 10 150 250 180 Cách kí hiệu tên mẫu: a) SI: màng Si:H b) 1,2,3,4,5,6: tỷ lệ FH2/FSiH4 Màng sau lắng đọng khảo sát tính chất phổ Raman 90 II.3.2.2 kết thảo luận: Máy máy đo Raman Jobin Yvon/ Horiba Labram 300 (phụ lục i.3) Hình II.3.2.2a: phổ raman màng SiH đo đế thủy tinh Hình II.3.2.2a phổ Raman màng Si:H đế thủy tinh, đường tham khảo (đường cùng) ta thấy đỉnh đặc trưng cho pha vơ định hình 480cm -1, đỉnh 520cm-1 đặc trưng cho Si tinh thể Như vậy, ta thấy mẫu có R=1 có cấu trúc gần pha vơ định hình [3] Ngồi ra, dựa vào phép đo khác mà tham khảo từ nhóm nghiên cứu trước [3], chúng tơi nhận thấy mẫu tạo điều kiện R=1 cịn có tính chất sau:  Lượng Hydro màng khoảng 6,7%, số thích hợp cho màng Si:H  Độ rộng vùng cấm khoảng 1,8 eV phù hợp để phục vụ chế tạo pin mặt trời tiếp xúc dị chất (heterojunctions)  Thông số mẫu với R = làm giảm thiểu có mặt tạp Oxi màng Chính vậy, chúng tơi định chọn điều kiện R=1 để lắng đọng lên pin mặt trời cấu trúc p-i-n 91 II.3.3 Tạo cấu trúc Pin p-i-n Chúng tiến hành khảo sát điều kiện chế tạo màng a-Si:H Đã chuẩn bị cấu trúc pin p-n để khảo sát tiếp cấu trúc p-i-n Nhưng đáng tiếc trình chế tạo màng a-Si:H lên pin p-i-n phải tạm hoản bình khí Hidro hết Chi phí để mua bình khí q cao ( khoảng 10 triệu), chúng tơi chưa thể tiến hành khảo sát tính chất pin p-i-n thời gian mà đề nghị hướng phát triển cho luận văn sau Vì theo chúng tơi, hướng nghiên cứu tốt cho việc tạo pin mặt trời màng mỏng giá thành thấp Bên cạnh mơn nhập bình khí phosphin 2% Silan để việc tiến hành chế tạo lớp màng mỏng loại n cho a-Si:H dể dàng hiệu 92 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU Đề tài chúng tơi thực q trình tìm hiểu lý thuyết tiến trình thực nghiệm chế tạo đo đạc linh kiện pin mặt trời điều kiện phịng thí nghiệm mơn Trong q trình thực đề tài chúng tơi tìm hiểu chế vật lý pin mặt trời như: tiếp xúc bán dẫn p-n, tiếp xúc kim loại bán dẫn, trình phân ly hạt tải, chuyển hóa lượng, đặc trưng I-V, nâng cao hiệu suất pin… Từ tìm hiểu làm sở cho thực bước thực nghiệm cần thiết cho quy trình chế tạo Pin Mặt Trời điều kiện thí nghiệm có mơn VLCR Trong q trình tiến hành thực nghiệm chúng tơi tìm hiểu cách vận hành hệ chân không phục vụ chế tạo màng mỏng như: PECVD (chế tạo màng Si:H thuần), LPCVD( tạo màng ZnO loại n), bốc bay (tạo điện cực kim loại), ủ nhiệt (tạo trình khuếch tán hình thành tiếp xúc Ohmic đơn lớp n+, p+) Các kết thực nghiệm đạt sau: 1) Đối với đơn lớp :  Xây dựng hệ nhiệt khuếch tán nhằm phục vụ trực tiếp cho việc pha tạp n+ p+ đề tài  Tạo đơn lớp n+ p+ tương đối đậm để tạo linh kiện Pin Mặt Trời bản, khảo sát thay đỗi tính chất đơn lớp thay đổi thông số nhiệt độ điều kiện môi trường  Tạo tiếp xúc ohmic tốt điện cực nhôm bán dẫn Si loại p 93  Sử dụng màng ZnO có cấu trúc xốp nhằm tăng khả hấp thụ ánh sáng góp phần tăng cường hiệu suất Pin, cụ thể hiệu suất tăng 1,66 lần Pin phủ màng ZnO  Chọn lựa điều kiện tạo màng phù hợp để tạo lớp bán dẫn Pin Mặt Trời cấu trúc p-i-n 2) Đối với Pin Mặt Trời cấu trúc p-n:  Đã chọn lựa quy trình chế tạo tương đối tốt gắn kết cơng đoạn lại với cho ảnh hưởng tới linh kiện  Đã bước nâng cao hiệu suất Pin Mặt Trời bản, mẫu tốt có hiệu suất 3,5% ( Mẫu 0.4x0.5cm2 Voc = 0.435 V, Isc =5.35 mA, Pmax =0,7mW, ff= 0.30) 3) Đối với Pin Mặt Trời có cấu trúc p-i-n:  Đã chọn lựa cấu trúc pin để khảo sát ảnh hưởng đơn lớp aSi:H lên Pin (pin loại 1) Do nhiều điều kiện chi phối trình chế tạo giới hạn thời gian khuôn khổ đế tài tốt nghiệp đại học, chúng tơi nhận thấy kết đạt hạn chế sau: Đối với linh kiện Pin Mặt Trời bản, so với Pin Mặt Trời bán thị trường, hiệu suất khoảng lần Pin hiệu suất 15%( mẫu 0.4x0.5 cm2 Voc = 0.458 V , Isc =8.22 mA , Pmax =2,9mW, f= 0.77) Rỏ ràng, mặt dòng đoản mạch mạch hở, không thua nhiều, nhiên, hệ số lấp đầy chúng gấp > 2,5 lần Điều chứng tỏ trình tách hạt tải Pin chúng tơi bị thất q nhiều Chúng tơi nhận thấy chủ yếu nguyên nhân: 94  Chúng chưa tạo đơn lớp n p đậm tới mức suy biến ( >10 19 /cm3) Tuy nhiên với hệ ủ nhiệt khuếch tán tạo lớp bán dẫn suy biến đậm  Quá trình xử lý công đoạn chưa thực tốt, đặc biệt việc etching sau tạo lớp n+ phôtpho Q trình cần hệ tạo mask xác tốt Đối với linh kiện Pin Mặt Trời cấu trúc p-i-n, khảo sát tính chất màng a-Si:H Nhưng lý khách quan, đáng tiếc chưa thực Pin theo cấu trúc Từ kết bước đầu hạn chế kể trên, nhận thấy hướng phát triển tới để chế tạo Pin Mặt Trời có hiệu suất tốt gồm: Xây dựng hệ photolithography để hoàn thiện quy trình chế tạo pin mặt trời Xây dựng hệ nhiệt khuếch tán để khảo sát đơn lớp p++ n++ (có thể xuất phát từ hệ LPCVD) Chọn lựa cấu trúc ( kết hợp cấu trúc kênh dẫn bề mặt cấu trúc phân lớp) để vừa khảo sát tính chất màng a-SiH vừa nâng cao hiệu suất Pin Mặt Trời cấu trúc p-i-n Tiếp tục nghiên cứu phát triển phương pháp tạo màng SiH PECVD để tạo đơn lớp n+, p+ màng mỏng SiH Có tạo Pin Mặt Trời p-i-n thống có khả phát triển 95 PHỤ LỤC I : CÁC THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠT: i.2: Máy Stylus profiler Veeco Detak 6M Máy Stylus profiler Veeco Detak 6M dùng để đo độ gồ ghề bề mặt đế Si sau ăn mòn “kim tự tháp” so sánh độ phản xạ đế Si trước sau ăn mòn Nguyên tắc hoạt động: Máy gồm kim “rung” lên xuống nhạy Khi hoạt động, kim vạch đường lên bề mặt mẫu, dựa vào mức độ lên xuống kim, xác định cách tương đối xác hình dạng độ gồ ghề mẫu Hình i.1.1: Máy Stylus profiler Ngồi ra, máy cón trang bị kính hiển vi Veeco Detak 6M phóng đại đèn chiếu giúp quan sát sơ lược bề mặt mẫu Bằng cách chiếu sáng thích hợp, ta so sánh cách tương đối mức độ phản xạ bề mặt mẫu với i.2 Thiết bị đo Hall Ecopia HMS 3000 Thiết bị dùng để khảo sát tính chất điện (nồng độ hạt tải, điện trở suất, độ linh động…) đế c-Si loại p, lớp Si:H loại n màng dẫn điện suốt AZO 96 Hình i.2.1: Hệ đo Hall: (a) thân máy, (b) nam châm vĩnh cửu tạo từ trường, (c) giữ mẫu Nguyên tắc hoạt động : Người ta đặt điện trường vào điểm theo đơi a,b,c,d mẫu hình vẽ Sau đặt từ trường mạnh vng góc với mặt phẳng chứa mẫu Lúc electron lổ trống bị bẻ cong theo phương theo phương ad Kết là, việc đo IV mẫu cặp điểm (ac) (bd) có khơng có từ trường, người ta xác định thông số nồng độ hạt tãi loại p hay n mẫu thông số khác a b Đế d c B Hình i.2.2: hình minh họa cách đo mẫu máy hall 97 i.3Máy đo hồng ngoại Bruker equinox, máy đo Raman Jobin Yvon/ Horiba Labram 300 : Hình i.3.1: Máy đo hồng ngoại Các thiết bị dùng để khảo sát tính chất cấu trúc màng Si:H i.4 Hệ đo đặc trưng I-V Thiết bị gồm phận sau: a) Điện khảo sát cung cấp Dual- Tracking DC power supply Model: TPS 4000 (Hình 2.20) chỉnh điện xác đến 0,01V b) Thiết bị đo dịng micro Ampe kế Protek 506 c) Đèn Halogen 220V-50W d) Bộ gá mẫu 98 Hình i.4.1: Hệ đo đặc trưng I-V pin mặt trời Cách mắc mạch đo đặc trưng I-V biểu diễn đơn giản sau: DC power supply Hình i.4.2: cách mắc mạch đo đặc trưng I-V 99 i.5 máy SEM JMS-6480LV Máy dùng để chụp ảnh bề mặt đế Si với độ xác cao so với máy stylus Với đế Si sau ăn mòn tốt đo độ gồ ghề bề mặt đem di chụp SEM để thấy rỏ hình dạng bề mặt Hình i.5.1: Máy SEM JMS-6480LV I-V 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt: [1] Lê Khắc Bình, Nguyễn Nhật Khanh, Vật Lý Chất Rắn, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM 2002 [2] Lê Thị Mỹ Hạnh Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý, Chế Tạo Màng ZnO:Al Bằng Phương Pháp Solgel Và Khảo Sát Tính Chất Nhạy Khí Của Màng, 2008 [3] Huỳnh Xuân Nguyễn, Nguyễn Hoàng Việt, Khóa luận Tốt Nghiệp, Chế Tạo Màng Si:H Bằng Phương Pháp PECVD Ứng Dụng Chế Tạo Pin Mặt Trời Màng Mỏng, 2008 Tài liệu Tiếng Anh: [4].Website : http://inventors.about.com/od/sstartinventions/a/solar_cell.htm [5] A.G Andreou and J Wang, Wet Etching, Microfabrication Laboratory, 2004 [6] Donald A.Neamen, Semiconductor Physics & Devices basic principles (second edition), IRWIN [7] Jef Poortmans and Vladimir Arkhipov, Thin Film Solar Cells, Fabrication, Characterization and Applications, WILEY [8] Mc Graw-Hill, Semiconductor Manufacturing Handbook, HWAIYU GENG [9] Richard H Bube, Photovoltaic Material, Imperial College Press [10] Peter Wurfel, Physics Of Solar Cells from principles to Concepts, WILEY-VCH 2005 [11] Peter Van Zant, Microchip Fabrication a practical guide to semiconductor processing, McGraw-Hill 101 [12] S M Sze, Physic of Semiconductor Divices Second Edition, WILEY [13] Simon M Sze Gary S.May, Fundamentais of Semiconductor Fabrication, WILEY [14] W.Y.Park et al, Phôtphorous Doping In Silicon Thin Films Using A Two-zone Diffusion Method, Journal of Korean Vacuum Science & Technology, 2000 ... Các loại Pin Mặt Trời I.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Pin Mặt Trời Pin mặt trời Silic tiếp xúc p–n (có cấu tạo tương tự điốt) cấu trúc Pin Mặt Trời Hình I.1.2 sơ đồ cấu tạo Pin Mặt Trời bán... suất 24,7% Hình I.1.1a: Mơ hình Pin Mặt Trời 13 Cho đến nay, có nhiều dạng Pin Mặt Trời chế tạo thành công bao gồm: Pin Mặt Trời hữu cơ, Pin Mặt Trời vô cơ, Pin Mặt Trời cảm ứng chất màu (Bảng I.1.1b)... I.1.Tìm hiểu Pin Mặt Trời – loại Pin Mặt Trời .11 I.1.1 Tìm hiểu chung Pin Mặt Trời 12 I.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Pin Mặt Trời 13 I.1.3 Một số loại Pin Mặt Trời Silic