CC BY
13Oriental Renaissance: Innovative, R VOLUME 1 | ISSUE 11
educational, natural and social sciences ( ) ISSN 2181-1784
Scientific Journal Impact Factor SJIF 2021: 5.423
UDK 538.911, 935, 315.621.592
ОСОБЕННОСТИ ПОВЫШЕНИЯ МОЩНОСТИ ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКИХ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР ХАЛЬКОГЕНИДОВ КАДМИЯ
доцент Полвонов Б.З., Насиров М.Х., Полвонов О.З., Туйчибаев Б.К.
Ферганский политехнический институт bakhtiyorp@mail. ru mardonbeknasirov 1992@gmail. com
АННОТАЦИЯ
Обнаружена корреляция между спектром фотолюминесценции и аномальными фотовольтаическими свойствами косонапыленных поликристаллических пленок CdTe, CdTe : In. В спектрах чистых образцов наряду краевой дублетной полосой доминирует полоса собственной люминесценции, обусловленной наличием потенциальных барьеров на границах зерен. Легирование примесью приводит к тушению дублетной полосы, а дальнейшая термическая обработка - к резкой активации собственной полосы, полуширина которой связана. максимальным значением генерируемого фотонапряжения УаФН= 103 B/см .
Ключевые слова: Тонкая поликристаллическая пленка, теллурид кадмия,
примеси, легирование, термическая обработка, аномальные фотовольтаические свойства, спектр фотолюминесценции, потенциальные барьеры, границы зерен.
FEATURES OF INCREASING THE POWER OF PHOTOVOLTAIC FILM STRUCTURES OF CADMIUM CHALCOGENIDES
dots. PhD Polvonov.B.Z., Nasirov.M.X., Polvonov.O.Z., To'ychiba yev.B.Q.
Fergana Polytechnic Institute bakhtiyorp@mail .ru mardonbeknasirov 1992@gmail .com
ABSTRACT
Correlation between spectrum of the low temperature (T □ 4.2 K) photoluminescence and anomalous photovoltages properties of slanting evaporating polikryistallin thin films CdTe, CdTe : In is discovered. In spectrum undoped sample on a number double-acting by band dominated the band to own luminescence,
Scientific Journal Impact Factor
О
conditioned presence potential barrier on border of grains. Alloyage an impurity In brings about stewing double-acting bands, but the most further thermal processing -to cutting the activations of the own band, full width on half maximum which is bound by maximum value photo generated voltage VAFV =103V/ sm.
Keywords: Polycrystalline thin films, telluride cadmium, impurity, alloyage, thermal processing, anomalous photovoltages properties, spectrum of photoluminescence, the potential barrier, the border of grains.
ВВЕДЕНИЕ
Посвящена проблеме повышения мощности аномально фотовольтаических пленочных структур на основе поликристаллических пленочных структур CdTe, CdTe: In , CdTe / CdS в качестве солнечных фотопреобразователей и фотогенераторов напряжения. Исследования относятся к области физике полупроводников и получения материалов оптоэлектроники и гелиотехники, в частности, к технологии получения тонких пленок и пленочных структур, генерирующих аномально большое фотонапряжение [1-3] (АФН) на основе халькогенидов кадмия.
Разработана технология изготовления тонких (d < 1,0 мкм) аномально фотовольтаических (АФВ) пленок CdTe: In методом вакуумного испарения, позволяющая 103 раз увеличить мощности фотогенератора напряжения. Это достигнуто за счет повышения эффективности генерации фотонапряжения пленкой CdTe с помощью легирования её примесью индия во время выращивания методом термического испарения в вакууме 10-3 -10-5 мм. рт. ст. путем испарения CdTe и In из отдельных тиглей. При этом исходная масса напыляемой примеси составляла 3 - 7 вес. % от массы основного полупроводникового соединения.Температура стеклянной подложки варьировалась в пределах 250 - 300 0C . Свежеприготовленные поликристаллические образцы CdTe:In с толщиной d «0,8 -1,0 мкм и площадью 5x20 мм2 , со скоростью конденсации vk «1,5 - 2,0 нм/ с , углом напыления 40 - 50° , оказались более низкоомными и относительно слабо выражались аномальными фотовольтаическими свойствами ( УАФН = 50 -100 В). В результате термической обработки (TO) на воздухе в присутствии паров соактиватора CdCl2 при температуре 250 - 300 0C в течение 2 - 4 мин образцы CdTe:In при комнатной температуре генерировали максимальное фотонапряжение до значений (2 -4) 103B , т.е. на порядок больше, чем
Oriental Renaissance: Innovative, R VOLUME 1 | ISSUE 11
educational, natural and social sciences ( ) ISSN 2181-1784
Scientific Journal Impact Factor SJIF 2021: 5.423
специально нелегированные образцы CdTe (где VA0H = 200 - 600 В ). При этом фототок короткого замыкания увеличивался более чем на два порядка и достигал до значения 1кз « 10"8 A. Световые сопротивления при интенсивности света l « 103 лк пленок CdTe , CdTe : In -свежеприготовленной и CdTe : In -термообработанной имели значения rcb = 2 -1012 , 3 -1010 и 2 -1011 Ом , соответственно. Они генерировали уафн « 200 В , 60 В и 2000 В , следовательно, [4-6] мощности этих фотогенераторов, пропорциональной vj0H/ясв, относились как, 2:12:2000. Таким образом, мощность легированной In АФВ пленок CdTe : In после TO увеличивается более чем на два порядка, а по сравнению с нелегироанной пленкой - в 103 раза. Это объясняется тем, что атомы замещения In во время TO пленки в результате термополевой миграции (диффузии) увеличивают асимметрию потенциальных барьеров на границе кристаллических зерен, что повышает эффективность генерации АФH пленкой CdTe : In . Показано, что электрофизические и АФВ свойства термообработанных пленок CdTe:In существенно стабилизируется.
ОБСУЖДЕНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ
Экспериментально исследована форма спектров низкотемпературной фотолюминесценции косонапыленных поликристаллических пленок CdTe , CdTe : In с АФВ свойствами. Эксперимент проводился в геометрии нормального освещения и почти нормального излучения и установлено следующие. Спектр фотолюминесценции (ФЛ) поликристаллической пленки с АФВ свойством и монокристалла CdTe качественно отличаются. Основной вклад в ФЛ пленки дает излучательная рекомбинация e - h свободных носителей (А-линия с полушириной 14,2 ± 0,1 мэВ ) и краевая люминесценция с широкой дублетной структурой (В- и С - линии с полуширинами 18,5 ± 0,1 мэВ и 32,2 ± 0,1 мэВ ). Максимумы А- и В- линий излучения отличаются на энергию продольно оптического фонона = 0,021 эВ. Значить симметричная В-линия является LO-повторением собственной полосы излучения А, которая отсутствовала в спектре монокристалла при заданной интенсивности лазерного возбуждения - 0,44 Вт / см2. Пологий максимум С-линии излучения отстает от А-линии более чем на 2%œLO и она формируется в результате рекомбинации зона-зона с излучением 2LO, 3LO и т.д. фононов. Анализом спектра ФЛ легированной In пленки CdTe без ТО показано, что введение примесных атомов индия сильно деформирует спектр ФЛ: во-первых, существенно
1048
Scientific Journal Impact Factor
о
сужается полуширина ^-линии (до 6 мэВ ), что и коррелируется падением (почти на порядок) максимального значения УАФН у свежеприготовленной пленки С(Те: 1п; во-вторых, полоса краевой люминесценции (В- и С- линии), также как и канал горячей ФЛ исчезают; в-третьих, резкая красная граница собственного излучения сдвигается в длинноволновую сторону на -3 мэВ. Донорные примеси замещения 1пС( создают мощный канал безызлучательной рекомбинации, тем самым, сильно уменьшают роль LO -фононов и увеличивают электропроводность пленки С(Те: 1п , чем и определяется ухудшение её АФВ свойства. После оптимальной ТО пленки С(Те: 1п спектр ФЛ качественно не претерпевает сильного изменения [7-10].
Однако ТО приводит к уширению линии А почти в три раза (полуширина достигает значения -17 мэВ, а значение УАФН - почти 3 103 В ). Процесс ТО стимулирует наряду с АФВ свойством легированной пленки, также и её собственной полосы ФЛ. Таким образом, наблюдается четкая корреляция между АФВ свойством и формой полосы собственной ФЛ косонапыленных пленок CdTe, при легировании In и ТО спектр ФЛ сильно трансформируется в соответствии с изменением АФВ свойств пленки. Это позволяет целенаправленно управлять технологией изготовления фотовольтаических пленочных структур методом изкотемпературной фотолюминесценции. Полученные результаты представляют интерес для пленочной оптоэлектроники и гелиотехники.
REFERENCES
[1]. Akhmadaliev, B. J., Mamatov, O. M., Polvonov, B. Z., & Yuldashev, N. K. (2017). Low-Temperature Photoluminescence of Fine-Grained CdTe Layer in n-CdS/p-CdTe Film Heterostructure. International Journal of Modern Physics and Application, 4(5), 28-33.
[2]. Akhmadaliev, B. J., B. Z. Polvonov, and N. Kh Yuldashev. "On the low-temperature photoluminescence and photovoltaic properties of fine-grained CdTe films." Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques 10.6 (2016): 1173-1178.
[3]. Polvonov B. Z., Yuldashev N. K. Spectra of low-temperature photoluminescence in thin polycrystalline CdTe films //Semiconductors. - 2016. - Т. 50. - №. 8. - С. 1001-1004.
ВЫВОД
Scientific Journal Impact Factor
О
[4]. Ахмадалиев, Б. Ж., Каримов, М. А., Полвонов, Б. З., & Юлдашев, Н. Х. (2010). Низкотемпературная фотолюминесценция тонких пленок CdTe, CdTe: In с аномальным фотовольтаическим свойством. Физическая инженерия поверхности.
[5]. Axmadaliev, B. J., B. Z. Polvonov, and N. X. Yuldashev. "Povernnostno-radiatsionnye mody va prodolnye eksitony v spektr nizkotem temperaturnoy fotolyminestsentsi." FIP, 2010.
[6]. Barnokhon R., Bakhtiyor P. THE FORMATION OF CREATIVE THINKING IN TEACHING PHYSICS //International Engineering Journal For Research & Development. - 2020. - Т. 5. - №. ICIPPS. - С. 5-5.
[7]. Nasirov, M.X., Axmadjonov, M. F., Nurmatov, O.R., Abdullayev, Sh.Sh. O'LCHAMLI KVANTLASHGAN STRUKTURALARDA KVAZIZARRALAR // ORIENSS. 2021. №11.
[8]. Nurmatov, O.R., Yulchiyev, I.I., Axmadjonov, M.F., Xidirov, D.Sh., Nasirov, M.X. TALABALARGA "MATEMATIK MAYATNIKNING TEBRANISH QONUNI" MAVZUSINI MATEMATIK USULLAR BILAN TUSHUNTIRISH // ORIENSS. 2021. №11.
[9]. Arislanovna Y. S., Bakhtiyorvich G. B. Marketing And Information Support In Public Sector //European Journal of Molecular & Clinical Medicine. - 2021. - Т. 8. -№. 1. - С. 940-947.
[10].Nasirov, M.X., Tolaboyev, D.X., Yulchiyev, I.I. INSON SO'LAGINING KRISTALLOGEN XUSUSIYATLARINI BAHOLASH // ORIENSS. 2021. №11. URL: https://cyberleninka.ru/article/n7inson-so-lagining-kristallogen-xususiyatlarini-baholash (дата обращения: 20.12.2021).
