ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 79
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ВикибриФ
ooo.osttex.ru
AD
Шнуры и веревки от производителя
Любая форма оплаты. Делаем шнуры из хлопка, полиэфира, полипропилена. Джутовыеканаты.
Узнать больше
Advertiser's ERIR ID #2867528
Ad
HideReport this adAdvertiser infoAboutCopied
Прозрачная проводящая пленка - Transparent conducting film
Оптически прозрачный и электропроводный материал
Рисунок 1. Поперечное сечение тонкопленочного поликристаллического солнечного элемента. Прозрачное проводящее покрытие контактирует с полупроводником n-типа для прохождения тока.
Прозрачные проводящие пленки (TCF) представляют собой тонкие пленки из оптически прозрачного и электропроводящего материала. Они являются важным компонентом ряда электронных устройств, включая жидкокристаллические дисплеи, OLED, сенсорные экраны и фотоэлектрические устройства. В то время как оксид индия и олова (ITO) является наиболее широко используемым, альтернативы включают прозрачные проводящие оксиды (TCO) более широкого спектра, проводящие полимеры, металлические сетки и случайные металлические сетки, углеродные нанотрубки (CNT), графен, нанопроволоки сетки и ультратонкие металлические пленки.
TCF для фотоэлектрических приложения были изготовлены как из неорганических, так и из органических материалов. Неорганические пленки обычно состоят из слоя прозрачного проводящего оксида (TCO), чаще всего оксида индия и олова (ITO), оксида олова, легированного фтором (FTO), или легированного оксида цинка. Органические пленки разрабатываются с использованием сеток углеродных нанотрубок и графена, которые могут быть изготовлены так, чтобы они были очень прозрачными для инфракрасного света, наряду с сетками полимеров, таких как поли (3, 4-этилендиокситиофен) и его производные.
Прозрачные проводящие пленки обычно используются в качестве электродов, когда ситуация требует электрических контактов с низким сопротивлением без блокировки света (например, светодиоды, фотоэлектрические устройства). Прозрачные материалы обладают широкой запрещенной зоной , значение энергии которой больше, чем у видимого света. Таким образом, фотоны с энергией ниже значения ширины запрещенной зоны не поглощаются этими материалами, и видимый свет проходит через них. Для некоторых приложений, таких как солнечные элементы, часто требуется более широкий диапазон прозрачности за пределами видимого света, чтобы эффективно использовать весь солнечный спектр.
ВикибриФ
ooo.osttex.ru
AD
Шнуры и веревки от производителя
Любая форма оплаты. Делаем шнуры из хлопка, полиэфира, полипропилена. Джутовыеканаты.
Узнать больше
Advertiser's ERIR ID #2867528
Ad
HideReport this adAdvertiser infoAboutCopied
Прозрачная проводящая пленка - Transparent conducting film
Оптически прозрачный и электропроводный материал Рисунок 1. Поперечное сечение тонкопленочного поликристаллического солнечного элемента. Прозрачное проводящее покрытие контактирует с полупроводником n-типа для прохождения тока.
Прозрачные проводящие пленки (TCF) представляют собой тонкие пленки из оптически прозрачного и электропроводящего материала. Они являются важным компонентом ряда электронных устройств, включая жидкокристаллические дисплеи, OLED, сенсорные экраны и фотоэлектрические устройства. В то время как оксид индия и олова (ITO) является наиболее широко используемым, альтернативы включают прозрачные проводящие оксиды (TCO) более широкого спектра, проводящие полимеры, металлические сетки и случайные металлические сетки, углеродные нанотрубки (CNT), графен, нанопроволоки сетки и ультратонкие металлические пленки.
TCF для фотоэлектрических приложения были изготовлены как из неорганических, так и из органических материалов. Неорганические пленки обычно состоят из слоя прозрачного проводящего оксида (TCO), чаще всего оксида индия и олова (ITO), оксида олова, легированного фтором (FTO), или легированного оксида цинка. Органические пленки разрабатываются с использованием сеток углеродных нанотрубок и графена, которые могут быть изготовлены так, чтобы они были очень прозрачными для инфракрасного света, наряду с сетками полимеров, таких как поли (3, 4-этилендиокситиофен) и его производные.
Прозрачные проводящие пленки обычно используются в качестве электродов, когда ситуация требует электрических контактов с низким сопротивлением без блокировки света (например, светодиоды, фотоэлектрические устройства). Прозрачные материалы обладают широкой запрещенной зоной , значение энергии которой больше, чем у видимого света. Таким образом, фотоны с энергией ниже значения ширины запрещенной зоны не поглощаются этими материалами, и видимый свет проходит через них. Для некоторых приложений, таких как солнечные элементы, часто требуется более широкий диапазон прозрачности за пределами видимого света, чтобы эффективно использовать весь солнечный спектр.
ВикибриФ
ooo.osttex.ru
AD
Шнуры и веревки от производителя
Любая форма оплаты. Делаем шнуры из хлопка, полиэфира, полипропилена. Джутовыеканаты.
Узнать больше
Advertiser's ERIR ID #2867528
Ad
HideReport this adAdvertiser infoAboutCopied
Прозрачная проводящая пленка - Transparent conducting film
Оптически прозрачный и электропроводный материал Рисунок 1. Поперечное сечение тонкопленочного поликристаллического солнечного элемента. Прозрачное проводящее покрытие контактирует с полупроводником n-типа для прохождения тока.
Прозрачные проводящие пленки (TCF) представляют собой тонкие пленки из оптически прозрачного и электропроводящего материала. Они являются важным компонентом ряда электронных устройств, включая жидкокристаллические дисплеи, OLED, сенсорные экраны и фотоэлектрические устройства. В то время как оксид индия и олова (ITO) является наиболее широко используемым, альтернативы включают прозрачные проводящие оксиды (TCO) более широкого спектра, проводящие полимеры, металлические сетки и случайные металлические сетки, углеродные нанотрубки (CNT), графен, нанопроволоки сетки и ультратонкие металлические пленки.
TCF для фотоэлектрических приложения были изготовлены как из неорганических, так и из органических материалов. Неорганические пленки обычно состоят из слоя прозрачного проводящего оксида (TCO), чаще всего оксида индия и олова (ITO), оксида олова, легированного фтором (FTO), или легированного оксида цинка. Органические пленки разрабатываются с использованием сеток углеродных нанотрубок и графена, которые могут быть изготовлены так, чтобы они были очень прозрачными для инфракрасного света, наряду с сетками полимеров, таких как поли (3, 4-этилендиокситиофен) и его производные.
Прозрачные проводящие пленки обычно используются в качестве электродов, когда ситуация требует электрических контактов с низким сопротивлением без блокировки света (например, светодиоды, фотоэлектрические устройства). Прозрачные материалы обладают широкой запрещенной зоной , значение энергии которой больше, чем у видимого света. Таким образом, фотоны с энергией ниже значения ширины запрещенной зоны не поглощаются этими материалами, и видимый свет проходит через них. Для некоторых приложений, таких как солнечные элементы, часто требуется более широкий диапазон прозрачности за пределами видимого света, чтобы эффективно использовать весь солнечный спектр.
| Содержание   yustis.ru AD Искали патентные услуги? Оставьте заявку на сайте! Работаем с 1995 г. Бесплатная консультация. Без переплат. Выгодные условия. Надёжно! Узнать больше
|
Прозрачные проводящие оксиды
Этот солнечный элемент, сделанный из монокристаллический кремний, не имеет прозрачной проводящей пленки. Вместо этого он использует «сеточный контакт»: сеть из очень тонких металлических проводов.Обзор
Прозрачные проводящие оксиды (TCO) - это легированные оксиды металлов, используемые в оптоэлектронных устройствах, таких как плоские дисплеи и фотоэлектрические устройства ( включая неорганические устройства, органические устройства и сенсибилизированные красителем солнечные элементы ). Большинство этих пленок изготовлено с использованием поликристаллической или аморфной микроструктуры. Обычно в этих приложениях используются электродные материалы, которые имеют коэффициент пропускания падающего света более 80%, а также удельную электропроводность более 10121S49 / см для эффективного переноса носителей. В общем, TCO для использования в качестве тонкопленочных электродов в солнечных элементах должны иметь минимальную концентрацию носителей порядка 10 см для низкого удельного сопротивления и ширину запрещенной зоны более 3,2 эВ, чтобы избежать поглощения света в большей части солнечного спектра. Подвижность в этих пленках обычно ограничивается рассеянием ионизированных примесей из-за большого количества ионизированных атомов примеси и составляет порядка 40 см / (В · с) для наиболее эффективных ППО. Текущие прозрачные проводящие оксиды, используемые в промышленности, в основном являются проводниками n-типа, что означает, что их первичная проводимость является донорами электронов. Это связано с тем, что подвижность электронов обычно выше подвижности дырок, что затрудняет поиск мелких акцепторов в оксидах с широкой запрещенной зоной для создания большой популяции дырок. Подходящие прозрачные проводящие оксиды p-типа все еще исследуются, хотя лучшие из них все еще на несколько порядков ниже TCO n-типа. Более низкая концентрация носителей в TCO по отношению к металлам смещает их плазмонный резонанс в диапазоны NIR и SWIR.
На сегодняшний день отраслевым стандартом в TCO является ITO., или оксид индия и олова. Этот материал имеет низкое удельное сопротивление 10 Ом · см и коэффициент пропускания более 80%. Недостатком ITO является его высокая стоимость.
Индий, первичный металл пленки, встречается редко (6000 метрических тонн во всем мире в 2006 году), а его цена колеблется в зависимости от рыночного спроса (более 800 долларов за кг в 2006 году). По этой причине легированные бинарные соединения, такие как легированный алюминием оксид цинка (AZO) и легированный индием оксид кадмия, были предложены в качестве альтернативных материалов. AZO состоит из алюминия и цинка, двух распространенных и недорогих материалов, в то время как оксид кадмия, легированный индием, использует индий только в низких концентрациях. Некоторые легирующие примеси переходных металлов в оксид индия, особенно молибден, дают гораздо более высокую подвижность электронов и проводимость, чем полученные с оловом, и Та является многообещающей альтернативной легирующей добавкой для оксида олова. Другие новые прозрачные проводящие оксиды включают станнат бария и коррелированные оксиды металлов, ванадат стронция и ванадат кальция.
Бинарные соединения оксидов металлов без какого-либо преднамеренного примесного легирования также были разработаны для использования в качестве TCO. Эти системы обычно относятся к n-типу с концентрацией носителей порядка 10 см, обеспечиваемой межузельными ионами металлов и кислородными вакансиями, которые действуют как доноры. Однако эти простые TCO не нашли практического применения из-за высокой зависимости их электрических свойств от температуры и парциального давления кислорода.
В текущих исследованиях лаборатории стремятся оптимизировать электрические и оптические характеристики определенных TCO. Исследователи наносят TCO на образец с помощью распылительной машины. Цели были изменены, и исследователи изучают такие материалы, как IZO (оксид индия-цинка), ITO (оксид индия-олова) и AZO (оксид алюминия-цинка), и оптимизируют эти материалы, изменяя параметры в машине для напыления. Когда исследователи изменяют такие параметры, как концентрация газов в распылительной машине, давление внутри распылительной машины, мощность распыления и давление, они могут достичь различных концентраций носителей и удельного сопротивления листов внутри машины. Концентрации носителей влияют на ток короткого замыкания образца, а изменение удельного сопротивления листа влияет на коэффициент заполнения образца. Исследователи достаточно разнообразили параметры и нашли комбинации, которые оптимизируют ток короткого замыкания, а также коэффициент заполнения для TCO, таких как оксид индия и олова.
Производство
Легированные оксиды металлов для использования в качестве прозрачных проводников Слои в фотоэлектрических устройствах обычно выращиваются на стеклянной подложке. Эта стеклянная подложка, помимо обеспечения основы, на которой может расти оксид, обладает дополнительным преимуществом, заключающимся в блокировании большинства длин волн инфракрасного излучения более 2 мкм для большинства силикатов и преобразовании их в тепло в слое стекла. Это, в свою очередь, помогает поддерживать низкую температуру активной области солнечного элемента, что снижает производительность при нагревании. Пленки TCO могут быть нанесены на подложку с помощью различных методов осаждения, включая химическое осаждение из паровой фазы металлоорганических соединений (MOCVD), осаждение металлорганических молекулярных пучков (MOMBD), осаждение из раствора, пиролиз распылением, ультразвуковое сопло напыленный оксид графена и напыленный воздухом нанопроволоку Ag и импульсное лазерное осаждение (PLD), однако традиционные методы изготовления обычно включают магнетронное распыление пленки. Процесс напыления очень неэффективен, так как только 30% материала планарной мишени доступно для нанесения на подложку. Цилиндрические мишени обеспечивают коэффициент использования, близкий к 80%. В случае ITO переработка неиспользованного целевого материала необходима для экономичного производства. Материал мишени для распыления AZO или ZnAl достаточно дешев, так что восстановление использованных материалов не вызывает беспокойства. Есть некоторые опасения, что существует физический предел доступного индия для ITO. Рост обычно выполняется в восстанавливающей среде для компенсации акцепторных дефектов в пленке (например, вакансий металла), которые ухудшают концентрацию носителей (если n-тип).
Для осаждения тонкой пленки AZO метод нанесения покрытия реактивный магнетронное напыление - очень экономичный и практичный способ массового производства. В этом методе металлическая мишень Zn-Al распыляется в атмосфере кислорода, так что ионы металла окисляются, когда достигают поверхности подложки. Используя металлическую мишень вместо оксидной мишени, можно использовать магнетронное распыление на постоянном токе, которое обеспечивает гораздо более высокие скорости осаждения.
Теория
Носители заряда в этих оксидах n-типа возникают из трех основных источников: примеси иона внедрения, кислородные вакансии и легирующие ионы. Первые два источника всегда действуют как доноры электронов; действительно, некоторые TCO изготавливаются исключительно с использованием этих двух внутренних источников в качестве генераторов несущих. Когда в решетке присутствует кислородная вакансия, она действует как двухзарядный донор электронов. В ITO, например, каждая кислородная вакансия заставляет соседние 5s-орбитали иона In стабилизироваться от 5s-зоны проводимости недостающими связями с ионом кислорода, в то время как два электрона захватываются в этом месте из-за эффектов нейтральности заряда. Эта стабилизация 5s-орбиталей вызывает образование донорного уровня для иона кислорода, который, как определено, находится на 0,03 эВ ниже зоны проводимости. Таким образом, эти дефекты действуют как мелкие доноры для объемного кристалла. Обычное обозначение для этого допинга -
обозначение Крёгера – Винка и записывается как:
Здесь буква "O" в нижних индексах указывает, что и первоначально связанный кислород, и образовавшаяся вакансия лежат на участке кислородной решетки, в то время как верхние индексы на кислороде и вакансии указывают заряд. Таким образом, чтобы улучшить их электрические свойства, пленки ITO и другие прозрачные проводящие оксиды выращивают в восстановительной среде, которая способствует образованию кислородных вакансий. так же, как и в других кристаллах полупроводников. Мелкие доноры вблизи зоны проводимости (n-тип) позволяют электронам термически возбуждаться в зона проводимости, в то время как акцепторы вблизи валентной зоны (p-тип) позволяют электронам перескакивать из валентной зоны на акцепторный уровень, заселяя валентную зону дырками. Важно отметить, что рассеяние носителей заряда в этих оксидах возникает в основном из-за рассеяния на ионизированных примесях при высоких уровнях примеси (>1 ат.%). Заряженные примесные ионы и точечные дефекты имеют сечения рассеяния, которые намного больше, чем их нейтральные аналоги. Увеличение рассеяния уменьшает длину свободного пробега носителей в оксиде, что приводит к низкой подвижности электронов и высокому сопротивлению. Эти материалы могут быть достаточно хорошо смоделированы с помощью модели свободных электронов, предполагающей параболическую зону проводимости и уровни легирования выше критерия Мотта. Этот критерий утверждает, что изолятор, такой как оксид, может испытывать вызванный составом переход в металлическое состояние при минимальной концентрации легирования n c, определяемой по формуле:
где a H * - среднее основное состояние радиус Бора. Для ITO это значение требует минимальной концентрации легирования примерно 10 см. Выше этого уровня тип проводимости материала переключается с полупроводникового на металлический.
Прозрачные проводящие полимеры
Рис. 2. Полимерный фотоэлектрический элемент с использованием прозрачных проводящих полимеров.Проводящие полимеры были описаны в середины 20 века как производные полианилина. Исследования таких полимеров продолжались в 1960-х и 1970-х годах и продолжались до начала 21 века. Большинство проводящих полимеров являются производными