2. Ứng dụng màng ZnO:Al trong pin mặt trời vô cơ
2.2. Kết quả và thảo luận về pin mặt trời vô cơ:
Đối với cấu trúc PIN p-n thì lớp tiếp xúc p-n đóng vai trò quyết định đối với đặc tuyến I-V và hiệu suất của PIN. Nên kết quả khảo sát tính chất điện của đế c-Si loại p, các đơn lớp n+, p+ , màng ZnO…là tiền đề cho các bước khảo sát tiếp theo.
Để khảo sát tính chất điện (nồng độ hạt tải, điện trở suất, độ linh động…) của các lớp trên, chúng tôi dùng thiết bị đo Hall Ecopia HMS 300 tại phòng thí nghiệm khoa Khoa học vật liệu – Đại học Khoa học tự nhiên TPHCM.
2.2.1.Lớp n+Si:
Lớp n+Si được chế tạo từ việc khuếch tán Photpho vào Si ở các chế độ ủ nhiệt và môi trường khác nhau. Các kết quả đạt được về điện trở suất, nồng độ hạt tải và độ
linh động được trình bày ở bảng II.2.1. Bảng II.2.1: Các kết quả của lớp n+Si Mẫu Điện trở suất (Ωcm) Nồng độ khối (cm-3) Độ linh động (cm2/Vs) Đế Si 4,02 1,20.1015 1300 P600N 1020.10-5 480.1015 1178 P800N 370.10-5 4460.1015 605 P900N 155.10-5 6740.1015 598 P900CK 149.10-5 6690.1015 623
Dựa vào kết quả đạt được (bảng II.2.1) để có thể dễ dàng nhận xét, chúng tôi biểu diễn các kết quả đạt được trong bảng bằng đồ thị hình II.2.7. Bên cạnh đó, để
thuận lợi cho tiến trình đồ thị hóa trên một trục theo giá trị của độ linh động. Các giá trị điện trở suất và nồng độ hạt tải được nhân với các hệ số tương ứng là 10-5 và 1016.
Từ hình II.2.7, chúng tôi nhận thấy rằng: ở nhiệt độ càng cao, điện trở suất của mẫu càng giảm. Điều này thể hiện rất rõ khi mật độ hạt tải khối tăng rất cao so với mẫu chuNn trong khi độ linh động hạt tải giảm theo nhiệt độở bậc thấp hơn.
Hình II.2.7: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của điều kiện chế tạo mẫu đến các thông số điện trở suất, nồng độ khối và độ linh động
Sự giảm độ linh động hạt tải cho thấy việc thay thế của Photpho trong mạng tinh thể Si là không hoàn toàn. Chỉ một phần Photpho doping vào thay thế đúng vị trí nút mạng tinh thể, phần còn lại sẽ tạo thành các khuyết tật hay các bẫy làm giảm độ linh
động hạt tải [26, 27]. Tuy nhiên, tổ hợp của các tính chất này sẽ tuân theo chiều hướng làm giảm điện trở suất khi nhiệt độủ tăng trong môi trường khí riêng phần Nitơ. Cụ thể
là ở nhiệt độ ủ 9000C, áp suất khí Nitơ là 1 atm thì R=155.10-5Ωcm, n=6740.1015 cm-3 và µ=598 cm2/Vs. Tuy nhiên khi thay đổi môi trường ủ cụ thể là môi trường chân không (với cùng nhiệt độ ủ) thì độ linh động tăng lên rõ rệt (µ=623 cm2/Vs) nhưng nồng độ hạt tải vẫn không đổi. Điều này dẫn đến điện trở suất của chúng giảm xuống
(R = 149.10-5). Các giá trị trên thay đổi không nhiều nhưng sẽ rất thuận lợi cho chúng tôi khi tiến hành ủ nhiệt trong môi trường chân không so với môi trường khí Nitơ (vì muốn tạo môi trường khí riêng phần Nitơ thì vẫn phải qua công đoạn tạo môi trường chân không).
Với kết quả như trên, chúng tôi quyết định chọn điều kiện P900CK làm điều kiện chuNn để tạo lớp n+.
Bên cạnh các kết quả đạt được trên lớp n+Si, trước khi tạo p+Si, chúng tôi eching một mặt và ăn mòn đế Si để khảo sát ở hai độ dày khác nhau: 200µm và 400µm và 2 mẫu này đều được tạo mặt p+ với các điều kiện như trình bày ở phần II.2.3.