a. Điện trở:
Điện trở là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng của điện cực ITO sử dụng trong chế tạo pin mặt trời. Điện trở R của tấm ITO có điện trở suất ρ
chiều dài L và diện tích mặt cắt ngang A được tính bằng công thức sau:
L L R A C B (3.1)
ở đây, B, C tương ứng là chiều rộng và độ dầy của màng. Điện trở của màng, Rs, được định nghĩa là tỷ số giữa điện trở suất vật liệu và chiều dầy của màng. Như vậy:
Rs
C
(3.2)
Đơn vị của điện trở màng, Rs, theo công thức 3.2 sẽ là Ohms, tuy nhiên, để phân biệt giữa R và Rs, điện trở màng Rs có đơn vị là Ohm/vuông (Ω/□). Giá trị Rs càng nhỏ càng thuận lợi cho chế tạo linh kiện. Tuy nhiên, theo phương trình 3.2, để tăng giảm Rs đi 2 lần thì đòi hỏi phải tăng độ dày của màng lên 2 lần, như vậy, sẽ làm giảm độ truyền qua của ánh sáng khi chiếu vào điện cực.
Điện trở màng của vật liệu ITO được sử dụng để làm điện cực truyền qua thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.1 – Điện trở màng của điện cực truyền qua ITO
Loại ITO Điện trở màng, Rs,
(Ω/□) Độ dầy, C, (nm) Điện trở suất, ρ (10-6 Ωm) ITO-1 10,1 105 1,06
Độ dầy của màng ITO này được khảo sát bằng thiết bị Alpha Step. Kết quả được thể hiện trong hình 3.1 và được đưa vào bảng trên.
Hình 3.1 - Kết quả đo chiều dày màng ITO bằng thiết bị Alpha Step
b. Phổ truyền qua.
Truyền qua tốt là yêu cầu đối với điện cực truyền qua. Hình 3.2 cho thấy đặc tính truyền qua của màng ITO sử dụng trong chế tạo linh kiện trong dải bước sóng 350 – 750 nm. Màng ITO cho phép ánh sáng truyền qua trên 70%, đặc biệt với dải bước sóng trên 450nm là trên 80%. Điều này đáp ứng được yêu cầu làm lớp điện cực truyền qua trong chế tạo pin mặt trời vì dải hấp thụ mạnh nhất của màng hoạt quang MEH- PPV là từ khoảng 450nm tới 590nm
Hình 3.2 - Phổ truyền qua của màng ITO.
c. Hình thái học bề mặt màng ITO
Hình 3.3 - Ảnh FESEM bề mặt lớp màng ITO
Bên cạnh đặc tính truyền qua của phổ ánh sáng khả kiến, điện trở màng, hình thái học bề mặt của màng ITO có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá chất lượng vật liệu phục vụ cho hoạt động chế tạo linh kiện. Chẳng hạn, nếu bề mặt màng ITO chứa những tinh thể có kích thước lớn, ví dụ khoảng 70 – 100 nm, chắc chắn màng sẽ không thể sử dụng để chế tạo pin vì những tinh thể này có xác suất rất cao gây ra ngắn mạch do lớp hoạt quang khi phủ lên màng ITO có độ dầy yêu cầu ở mức phải nhỏ hơn 100 nm.
Hình 3.3 cho thấy bề mặt màng ITO khá đồng đều và phẳng. Tuy nhiên, có thể nhận thấy một vệt đen chạy trên bề mặt màng, mà theo tác giả, có thể là do vết rạn nhiệt, hình thành trong lúc màng ủ nhiệt.