Конкурс У.М.Н.И.К. Исследование колебаний кремневодородных связей в тонких пленках аморфного гидрогенезированного кремния методами Рамановский и ИК-спектроскопии. Левицкий Владимир, Аспирант кафедры Микро- и наноэлектроники, Инженер-исследователь ФТИ А.Ф. Иоффе е-mail: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им. В. И. Ульянова (Ленина) «ЛЭТИ»

2 Тематическое направление: Современные материалы и технологии их создания. Целью данной работы является разработка количественной методики оценки содержания водорода в тонких пленках аморфного кремния методом Рамановской спектроскопии. Uvisel 2 Методы решения задач научного исследования: Horiba Scientific FTIR-Nicolet 8700 PECVD установка Oxford Plasma TechnologyLabRam HR800 Данное оборудование позволяет выполнить комплексный анализ свойств получаемых материалов.

3 Проблемы: ИК-спектроскопияРамановская спектроскопия Данные методики могут быть встроены в техпроцесс промышленного производства. Одним из важных шагов на пути к пониманию и контролю свойств получаемых пленок а-Si:H, является определение путей связывания атомов водорода с атомами кремния, которые образуют в аморфную матрицу.

4 I IIIII Интенсивность (отн. ед.) Длина волны (нм) I – информация о структуре пленки: Ближний и средний порядок, наличие дефектов и напряжений, размер кристаллитов (больше 5нм), фазовый состав пленки. II – информация о водороде в пленке: Конфигурация связей, количество связанного водорода. III – спектр фотолюминесценции: Информация о размерах кристаллов (2-5нм). Прочие преимущества: Высокое пространственное разрешение (~1 микрон). Возможность исследования вглубь образца. Возможность одновременного исследование спектров рамановского рассеяния и люминесценции. Время сканирования 1-5 мин.

5 В настоящий момент солнечные элементы на основе аморфного кремния занимают порядка 7% рынка солнечной энергетики, и наблюдается дальнейшее увеличение их доли, а также увеличение КПД и снижение стоимости по сравнению с кристаллическими аналогами. Использование предлагаемых методов позволит снизить себестоимость продукции за счет встраивания методик в техпроцесс промышленного производства, что позволит значительно увеличить стабильность и снизить % брака.

6 Основными особенностями технологии производства микроморфных СМ, обеспечивающими ее конкурентные преимущества, являются: сравнительно низкая себестоимость электроэнергии генерируемой этими СМ; возможность изготовления СМ на различных, в том числе гибких металлических или пластиковых подложках; технология не требует применения редких элементов; отсутствие токсичных элементов в СМ, что особенно важно в связи с проблемой утилизации модулей, отслуживших свой срок. Разрабатываемая методика позволит обеспечить исходную эффективность опытных модулей на уровне 11 % и стабилизированную эффективность промышленных СМ площадью 1,4 м 2 на уровне свыше 9,3 %. На сегодняшний день, время изготовления одного модуля составляет порядка полутора часов. Использование предлагаемых методик позволит снизить это время до 1,2 часа и увеличить КПД на 1-2%. При мощности завода в 100МВт/год можно получить стоимость 1Вт порядка 0,6$.

7 этапа Наименование работ по основным этапам НИОКР Сроки выполнения работ (мес.) Стоимость этапа, руб. 1 Получение тонкопленочных образцов на кремниевых подложках Диагностика полученных слоев методами эллипсометрии, ИК и Рамановской спектроскопии По данным ИК-спектроскопии, определение концентрации водорода в пленке Разработка методики определения концентрации водорода исходя из данных Рамановской спектроскопии Анализ результатов исследования Патентная защита, регистрация программ для ЭВМ Исследование спектров фотолюминесценции Патентная защита, регистрация программ для ЭВМ Итого Примерный план реализации идеи

8 После завершения участия в программе «У.М.Н.И.К.» в плане развития проекта, предполагается подать заявку в программу «СТАРТ».

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! 9