Utrustning
Vi tillverkar våra solceller i Ångströmlaboratoriets renrum. Här hittar du information om utrustningen vi använder oss av för att framställa avdelningens solceller.
Hur tillverkas solceller?
Avdelningen för solcellsteknik använder en rad olika utrustningar för beläggning och analys av tunnfilmsmaterial och solceller.
Två viktiga tillverkningstekniker för våra tunnfilmssolceller är samförångning och sputtring. De är också ledande tekniker för industriell tillverkning av CIGS-solceller med hög verkningsgrad och har därför fördelen att de även kan användas i storskalig produktion.
Här kan du läsa mer om den utrustning vi använder för att tillverka solceller.
Beläggning
De flesta av beläggningsystemen tillhör avdelningen och är placerade i ett univeristetsgemensamt renrum, MyFab Uppsala (länka) Dessa system har alla de
beläggningsprocesser som krävs för att skapa fullständiga tunnfilmssolceller baserade på kalkogenidmaterial.
Solcellsabsorbatorer
(Ag, Cu)(In, Ga)Se2
Samförångingsystem som använder en masspektrometer som återkoppling till effektstyrningen av förångingskällorna. Efterbehandlingar med alkalimetaller kan också utföras i samma system med hjälp av en kvartskristallsövervakare (QCM) som kontrollerar beläggningshastigheten.
Kalkogenidperovskiter och Cu2ZnSnS4
Samsputtersystem med sex targetplatser och möjlighet att välja mellan pulsad likström (DC) och radiofrekvens (RF) sputtring. Beläggningshastigehten kan övervakas med QCM.
Sulfurisering och selenisering
Möjligt att uträtta i en extern ugn, men sulfurisering kan också uträttas i en liten snabbugn som finns monterad på den ovanämnda samsputtern. Detta gör det möjligt att sulfurisera beläggningar från samsputtern utan att exponera dem för luft.
NaF förbehandling
En termisk förångare med QCM för att kontrollera beläggningshastigheten.
Kontaktmaterial
Buffertlager eller tranparent elektrontransportlager (ETL)
CdS kan beläggas med ett uppvärmt kemiskt bad (CBD). Ternära sammansatta material baserade på ZnO eller SnOx kan ebläggas med atomlagersbeläggning (ALD) och CBD. Det finns möjlighet att övervaka ALD in-situ med antingen QCM eller ellipsometri.
Transparent ledande oxid (TCO)
Sputtras med ett system som har möjlighet att köra antingen DC eller RF och som har flera TCO targets installerade, som t.ex. indiumtennoxid (ITO) och ZnO:Al. Systemet tillhör det gemensamma renrummet, MyFab Uppsala (LÄNKA)
Metallfilmer
En rad olika metaller som t.ex. Mo, Al och Ni kan beläggas med antingen elektronstrålegförångning eller sputtring. Under förångning finns det möjlighet att montera skuggmasker för att skapa kontaktmönster på proverna. Beläggning av ännu fler sorter av metaller finns också tillgängligt genom sputtering och elektronståleförånging i system som tillhör det gemensamma renrummet, MyFab Uppsala (LÄNKA)
Övrigt
Antireflexbeläggning
Termisk förångare för MgF2 med QCM för kontroll av beläggningshastigheten.
Definition av solcellsarean
Ritsmaskin som lokalt antingen kan använda en nål för att mekansikt ta bort material eller en laser som ablerar bort material för att skapa mönstret som definierar solcellsarean. Ett annat alternativ är att använda det fullt utrustade litografilabbet i det gemensamma renrummet MyFab Uppsala (LÄNKA) för att skapa mönster och sedan våtetsa bort TCO filmen på solcellen för att definera solcellsarean.
Rengöring av glassubstrat
Automatisk tvättmaskin med en tillhörande snurrtork.
Analys
Analysutrustning används för att undersöka allt från fullständiga solceller till hur den lokala ordningen av atomer i specifika solcellsmaterial ser ut. De flesta av utrustningarna som listas här tillhör avdelningen, men det finns också ett antal som används flitigt av avdelningen och som tillhör andra avdelningar på Ångströmlaboratoriet.
Elektriska och optiska mätningar
Strömtäthet mot spänning (JV)
Det finns två system, ett som använder en halogenlampa och ett som använder en ABA klassad solsimulator. Bägge systemen är utrustade med temperaturreglering och har möjlighet att ändra ljusintensiteten.
Extern kvantverkningsgrad (EQE)
Det finns två system, som bägge har möjligheten att biasera provet både med spänning och med ljus under mätning.
Ström, kapacitans, spänning och temperatur (ICVT)
Ett system där provet mats med en admittansmätare efter att det har isoleras i en mörk kammare. Därinne finns en kontrollerbar ljuskälla och ett peltier element som kan värma och kyla provet under mätning.
Fotoluminescens (PL)
Systemet kan mäta den kontinuerliga fotoluminescenssignalen. Det kan även mäta elektroluminescens om en extern spänningskälla ansluts. Systemet tillhör det gemensamma renrummet MyFab Uppsala (LKÄNKA)
Mätning av kemi och struktur
Röntgenfluorescens (XRF)
Ett system som använder sekundära targets för att anpassa strålningen så att ett högt signal till brus förhållande kan erhållas för de flesta grundämnen.
Optisk emissionspektroskopi av glimurladdningar (GDOES)
Ett system med en väldigt bra känslighet, ner till dopnivåer, för detektion av olika atomslag. Systemet kan ge djupprofiler eftersom det analyserar de atomer som tagits bort från ytan genom den kontinuerliga glimurladdningen.
Röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS)
Systemet använder Al Kα stålning och har möjlighet att skapa djuprofiler genom att använda den inbyggda jonetsen. Detta system tillhör det gemensamma renrummet MyFab Uppsala (LÄNKA).
Elektronmikroskopi
Det gemensamma renrummet MyFab Uppsala [link] tillhandahåller ett stort urval av elektronmikroskop för analays av mikro- och nanostrukturer och deras kemi. SCT anänvder t.ex. ofta skannande transmissionelektronmikroskopi (STEM) med energidispersiv röntgenspektroskopi (EDS) och elektronståleinducerad strömmätning för att få information om de lokala kemiska respektive elektriska egenskaperna hos ett material. Det finns också ett elektronmikroskop som har en fokuserad jonstråle (FIB), som kan användas till att strukturera eller att skiva upp material för vidare analys.
Röntgendiffraktion (XRD)
Ett stort urval av system för både analys av filmer och pulver finns på det gemensamma röntgenlaboratoriet som drivs av Instutionen för kemi - Ångström [https://www.kemi.uu.se/angstrom]. (LÄNKA)
Ramanspektroskopi
Systemet tillhör Instutionen för kemi - Ångström [https://www.kemi.uu.se/angstrom] och har ett urval av ljuskällor med olika våglängder.