4.2.2 Элементы, получаемые вакуумным испарением

Процесс изготовления высокоэффективных солнечных элементов [8], у которых слой получают с помощью вакуумного испарения, а слой посредством окунания, состоит из следующих технологических операций. На поверхность гибкой подложки из медной фольги толщиной около 35 мкм методом

электролитического осаждения наносят пленку цинка толщиной около 80 нм, причем для осаждения выбирают ту сторону подложки, которая обладает наиболее грубым поверхностным рельефом (с размером неровностей 8. ..10 мкм). Пленка служит омическим контактом к создаваемому затем слою а также препятствует взаимодействию вещества подложки с молекулами приводящему к образованию в процессе испарения Помимо этого в результате взаимной диффузии при осаждении формируется высокоотражающий слой латуни с низким содержанием цинка. На медную подложку с пленкой нагреваемую излучением примерно до наносят слой -типа толщиной 30 мкм с ориентированной столбчатой структурой (ось с перпендикулярна плоскости подложки) и удельным сопротивлением . Графитовый испаритель, имеющий форму баллона и заполненный порошкообразным сульфидом кадмия (см. разд. 2.2.1.4), поддерживается при температуре около 1000 °С. Скорость осаждения равна 1...2 мкм/мин. Размер зерен в поликристаллическом слое составляет Затем при окунании образца в раствор, содержащий ионы меди, в котором на приходятся в результате реакции замещения, протекающей при на поверхности образуется пленка толщиной 30 нм. Перед Окунанием поверхность слоя подвергают химическому травлению в -ном растворе при температуре в течение 2 с, в результате чего поверхность становится текстурированной, с равномерно распределенными выступами пирамидальной формы, наличие которых способствует дополнительному поглощению света. Последующая термообработка образцов со структурой в восстановительной атмосфере, обычно осуществляемая в присутствии при температуре 170 °С в течение 16 ч, необходима для улучшения стехиометрии дальнейшего роста слоя латуни на границе раздела ослабляющего поглощение света подложкой, и возникновения электрического поля электронно-дырочного перехода в слое Затем на поверхность посредством вакуумного испарения золота наносится контактная сетка толщиной 2...4 мкм с плотностью полос пропускающая к поверхности элемента падающего излучения. Заключительной технологической операцией является осаждение на рабочую поверхность прибора методом вакуумного испарения просветляющего покрытия из толщиной 70 нм. Благодаря этому покрытию и влиянию поверхностного рельефа пленки и медной подложки, а также вследствие низкой степени затенения освещаемой поверхности

контактной сеткой данная структура обладает высокими оптическими характеристиками и обеспечивает прохождение в элемент около солнечного излучения.

Седон и др. [13] использовали по существу аналогичный способ изготовления элементов с тем лишь отличием, что медная контактная сетка с электролитически осажденным слоем золота Соединялась с поверхностью слоя посредством механической прокатки и небольшого вдавливания, а термообработка представляла собой двухминутный прогрев образца в сушильной печи при температуре в циркулирующем потоке воздуха. Арндт и др. с помощью такого же метода формирования перехода получили (на стеклянных подложках с покрытием из стабильные тонкопленочные солнечные элементы на основе большой площади которых в условиях составил Контактная сетка создавалась непосредственно на стеклянной пластине, которая на заключительном этапе изготовления элемента крепилась методом прокатки к слою и служила герметизирующим покрытием. Обработка образцов после формирования перехода состояла в нанесении на поверхность вакуумным испарением тонкого слоя (толщиной 5...10 нм) или в выдержке их в тлеющем разряде, возбуждаемом в водороде, с последующей термообработкой в течение нескольких минут на воздухе или в кислородсодержащей атмосфере при температуре около 220 °С. Бхат и др. [18], а также Банерджи и др. [19] установили, что для улучшения характеристик элементов на основе получаемых с использованием химической реакции замещения в твердой фазе, необходима термообработка при температуре около продолжительностью 5 мин в условиях вакуума при давлении —13 Па.

Процесс изготовления солнечных элементов со структурой [7] не отличается от рассмотренного ранее, за исключением того, что методом вакуумного испарения с применением графитового источника, состоящего из двух коаксиально расположенных испарителей, вместо осаждают (см. разд. 2.2.1.4). Средний размер зерен в пленках при составляет Тонкопленочные элементы

на основе с просветляющим покрытием из толщиной 70 нм после термообработки в струе водорода при температуре 170°С имеют КПД 10%. В том случае, когда пленки получают с помощью одного испарителя [19, 40], солнечные элементы обладают более низким КПД.