Amorphous silicon thin film solar cells deposited entirely by Hot-Wire Chemical Vapour Deposition at low temperature (<150 ºC)

Amorphous silicon n-i-p solar cells have been fabricated entirely by Hot-Wire Chemical Vapour Deposition (HW-CVD) at low process temperature < 150 °C. A textured-Ag/ZnO back reflector deposited on Corning 1737F by rf magnetron sputtering was used as the substrate. Doped layers with very good conductivity and a very less defective intrinsic a-Si:H layer were used for the cell fabrication. A double n-layer (μc-Si:H/a-Si:H) and μc-Si:H p-layer were used for the cell. In this paper, we report the characterization of these layers and the integration of these layers in a solar cell fabricated at low temperature. An initial efficiency of 4.62% has been achieved for the n-i-p cell deposited at temperatures below 150 °C over glass/Ag/ZnO textured back reflector.

Obtenció de capes primes d'alúmina mitjançant "Atomic Layer Deposition"

En aquest projecte s'ha estudiat la posada a punt d’un equip comercial ALD per a l’obtenció de capes primes d'alúmina a escala nanomètrica utilitzant vapor d’aigua i TMA com a precursors. Per tal de comprovar a bondat de les receptes experimentals aportades pel fabricant així com comprovar alguns aspectes de la teoria ALD s’han realitzat una sèrie de mostres variant els diferents paràmetres experimentals, principalment la temperatura de deposició, el nombre de cicles, la durada del cicle i el tipus de substrat. Per a la determinació dels gruixos nanomètrics de les capes i per tant dels ritmes de creixement s’ha utilitzat la el·lipsometria, una de les poques tècniques no destructives capaç de mesurar amb gran precisió gruixos de capes o interfases de pocs àngstroms o nanòmetres. En una primera etapa s'han utilitzat els valors experimentals donats pel fabricant del sistema ALD per determinar el ritme de creixement en funció de la temperatura de dipòsit i del numero de cicles, en ambdós casos sobre diversos substrats. S'ha demostrat que el ritme de creixement augmenta lleugerament en augmentar la temperatura de dipòsit, tot i que amb una variació petita, de l'ordre del 12% en variar 70ºC la temperatura de deposició. Així mateix s'ha demostrat la linealitat del gruix amb el número de cicles, tot i que no s’observa una proporcionalitat exacta. En una segona etapa s'han optimitzat els paràmetres experimentals, bàsicament els temps de purga entre pols i pols per tal de reduir considerablement les durades dels experiments realitzats a relativament baixes temperatures. En aquest cas s’ha comprovat que es mantenien els ritmes de creixement amb una diferencia del 3,6%, 4,8% i 5,5% en optimitzar el cicles en 6,65h, 8,31h, o 8,33h, respectivament. A més, per una d'aquestes condicions s’ha demostrat que es mantenia l’alta conformitat de les capes d’alúmina. A més, s'ha realitzat un estudi de l'homogeneïtat del gruix de les capes en tota la zona de dipòsit del reactor ALD. S’ha demostrat que la variació en gruix de les capes dipositades a 120ºC és com a màxim del 6,2% en una superfície de 110 cm2. Confirmant l’excepcional control de gruixos de la tècnica ALD.

Covariant description of kinetic freeze-out through a finite spacelike layer

The problem of freeze-out (FO) in relativistic heavy-ion reactions is addressed. We develop and analyze an idealized one-dimensional model of FO in a finite layer, based on the covariant FO probability. The resulting post FO phase-space distributions are discussed for different FO probabilities and layer thicknesses.

Control of doped layers in p-i-n microcrystalline solar cells fully deposited with HWCVD

In this paper, the influence of the deposition conditions on the performance of p-i-n microcrystalline silicon solar cells completely deposited by hot-wire chemical vapor deposition is studied. With this aim, the role of the doping concentration, the substrate temperature of the p-type layer and of amorphous silicon buffer layers between the p/i and i/n microcrystalline layers is investigated. Best results are found when the p-type layer is deposited at a substrate temperature of 125 °C. The dependence seen of the cell performance on the thickness of the i layer evidenced that the efficiency of our devices is still limited by the recombination within this layer, which is probably due to the charge of donor centers most likely related to oxygen.

New features of the layer-by-layer deposition of microcrystalline silicon films revealed by spectroscopic ellipsometry and high resolution transmission electron microscopy

Spectroscopic ellipsometry and high resolution transmission electron microscopy have been used to characterize microcrystalline silicon films. We obtain an excellent agreement between the multilayer model used in the analysis of the optical data and the microscopy measurements. Moreover, thanks to the high resolution achieved in the microscopy measurements and to the improved optical models, two new features of the layer-by-layer deposition of microcrystalline silicon have been detected: i) the microcrystalline films present large crystals extending from the a-Si:H substrate to the film surface, despite the sequential process in the layer-by-layer deposition; and ii) a porous layer exists between the amorphous silicon substrate and the microcrystalline silicon film.