Investigation of a CIGS solar cell with ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometer and ARL QUANT'X EDXRF Spectrometer
Aplikace | 2020 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Copper indium gallium selenide (CIGS) představuje jednu z klíčových technologií pro tenkovrstvé solární články díky nízké spotřebě materiálu a potenciálu pro nákladovou efektivitu. Pro zabezpečení kvality a optimalizaci výkonu CIGS modulů je nezbytné přesně sledovat chemické složení, tloušťku a krystalovou strukturu jednotlivých vrstev. Kombinace rychlé difrakční analýzy a elementární spektroskopie přináší komplexní přehled o vlastnostech absorberu a elektrodových struktur, což je klíčové pro vývoj účinnějších a spolehlivějších fotovoltaických řešení.
Hlavním cílem studie bylo demonstrovat využití přístrojů Thermo Scientific ARL EQUINOX 100 XRD a ARL QUANT’X EDXRF pro kontrolu tenkovrstvých solárních článků CIGS. Autoři prezentují postup měření, analýzu dat a praktické ukázky, jak rychle a spolehlivě rozlišit krystalické fáze a stanovit chemické složení jednotlivých vrstev modulu.
Pro XRD analýzu byla použita tenkovrstvá příloha s počítačově řízeným naklápěním ω a ᴢ. Při grazing-incidence měřeních byly pořízeny skeny při úhlech 1° a 5° s dobou sběru 2 min. Data byla zpracována v SYMPHONIX a vyhodnocena v MDI JADE 2010 s databází pdf4+. EDXRF analýza proběhla v softwaru WinTrace s využitím Fundamental Parameters metody k výpočtu koncentrací a tlouštěk vrstev.
GIXRD měření odhalila:
Očekává se rozšíření in-line integrace XRD a EDXRF metod pro kontinuální kontrolu výrobních procesů. Dalšími směry jsou vývoj automatizovaných systémů s umělou inteligencí pro rychlou interpretaci dat a propojování s dalšími analytickými technikami (röntgenová fotoelektronová spektroskopie, Ramanova spektroskopie) pro multidisciplinární hodnocení fotovoltaických materiálů.
Kombinovaná analýza pomocí ARL EQUINOX 100 GIXRD a ARL QUANT’X EDXRF nabízí komplexní a časově efektivní nástroj pro charakterizaci CIGS solárních článků. Metoda umožňuje kontrolu krystalových fází, chemického složení a tloušťky vrstev v jednom workflow, což významně podporuje optimalizaci výrobních procesů a zvyšování účinnosti modulů.
X-ray, XRD
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Copper indium gallium selenide (CIGS) představuje jednu z klíčových technologií pro tenkovrstvé solární články díky nízké spotřebě materiálu a potenciálu pro nákladovou efektivitu. Pro zabezpečení kvality a optimalizaci výkonu CIGS modulů je nezbytné přesně sledovat chemické složení, tloušťku a krystalovou strukturu jednotlivých vrstev. Kombinace rychlé difrakční analýzy a elementární spektroskopie přináší komplexní přehled o vlastnostech absorberu a elektrodových struktur, což je klíčové pro vývoj účinnějších a spolehlivějších fotovoltaických řešení.
Cíle a přehled studie
Hlavním cílem studie bylo demonstrovat využití přístrojů Thermo Scientific ARL EQUINOX 100 XRD a ARL QUANT’X EDXRF pro kontrolu tenkovrstvých solárních článků CIGS. Autoři prezentují postup měření, analýzu dat a praktické ukázky, jak rychle a spolehlivě rozlišit krystalické fáze a stanovit chemické složení jednotlivých vrstev modulu.
Použitá instrumentace
- ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometer s Cu (50 W) nebo Co (15 W) mikrofokusovou trubicí a zakřiveným detektorem CPS pro rychlé GIXRD měření.
- ARL QUANT’X EDXRF Spectrometer vybavený SDD detektorem a Rh/Ag trubicí (50 W) pro elementární analýzu od Z=9 do Z=92.
Metodika
Pro XRD analýzu byla použita tenkovrstvá příloha s počítačově řízeným naklápěním ω a ᴢ. Při grazing-incidence měřeních byly pořízeny skeny při úhlech 1° a 5° s dobou sběru 2 min. Data byla zpracována v SYMPHONIX a vyhodnocena v MDI JADE 2010 s databází pdf4+. EDXRF analýza proběhla v softwaru WinTrace s využitím Fundamental Parameters metody k výpočtu koncentrací a tlouštěk vrstev.
Hlavní výsledky a diskuse
GIXRD měření odhalila:
- Při 1° se zobrazují výhradně difrakční vrcholy CIGS fáze.
- Při 5° se objevují i vrcholy odpovídající Mo podkladové vrstvě.
- CIGS vrstva: 1,43 µm; Cu 19,50 wt %, Se 46,80 wt %, In 23,50 wt %, Ga 10,20 wt %.
- Mo vrstva: 0,34 µm; Mo 100 wt %.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlé QC/QA protokoly s dobou měření řádově v minutách.
- Jednoduché nastavení a obsluha bez vysoce specializovaného personálu.
- Plánování optimalizace vrstvených struktur a sledování dopantů v průběhu výroby.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření in-line integrace XRD a EDXRF metod pro kontinuální kontrolu výrobních procesů. Dalšími směry jsou vývoj automatizovaných systémů s umělou inteligencí pro rychlou interpretaci dat a propojování s dalšími analytickými technikami (röntgenová fotoelektronová spektroskopie, Ramanova spektroskopie) pro multidisciplinární hodnocení fotovoltaických materiálů.
Závěr
Kombinovaná analýza pomocí ARL EQUINOX 100 GIXRD a ARL QUANT’X EDXRF nabízí komplexní a časově efektivní nástroj pro charakterizaci CIGS solárních článků. Metoda umožňuje kontrolu krystalových fází, chemického složení a tloušťky vrstev v jednom workflow, což významně podporuje optimalizaci výrobních procesů a zvyšování účinnosti modulů.
Reference
- Welzmiller S., Weicai J. Investigation of a CIGS solar cell with ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometer and ARL QUANT’X EDXRF Spectrometer. Thermo Fisher Scientific Application Note XR-AN41123, 2020.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Analysis of Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) Solar Cells with ARL QUANT’X EDXRF Spectrometer
2019|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE Author: Pascal Lemberge, Thermo Fisher Scientific Ecublens, Switzerland Keywords ARL QUANT’X, EDXRF, Copper Indium Gallium Selenide (CIGS), Solar cells, SDD Introduction Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) is a direct bandgap semiconductor used in the manufacturing of solar cells.…
Klíčová slova
cigs, cigslayer, layerquant’x, quant’xedxrf, edxrfarl, arlselenide, selenidethickness, thicknessgallium, galliumindium, indiumsolar, solarthick, thickspectrometer, spectrometerexcitation, excitationcopper, copperthin
Investigation of Ni on Si thin film with ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometer
2023|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 41108 X-ray diffraction Investigation of Ni on Si thin film with ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometer Introduction X-ray diffraction is one of the commonly used structural analysis techniques to characterize thin films/layers and coatings. Both in industrial…
Klíčová slova
xrr, xrrray, raydiffraction, diffractionstructure, structurecrystallographic, crystallographiccod, codrwp, rwpthin, thinmaud, maudthickness, thicknessfilm, filmroughness, roughnessinorganic, inorganicdiffractometers, diffractometersdatabase
Thermo Scientific ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometers
2023|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace
Thermo Scientific ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometers Compact Flexible Applications Attachments Performance Portfolio Compact XRD solution High performance in a compact size The Thermo Scientific™ ARL™ EQUINOX 100 X-ray • Standard power supply; no external water cooling needed • Reliable…
Klíčová slova
reflection, reflectionstage, stagespinning, spinningattachments, attachmentsxrd, xrdrotation, rotationcompact, compactsample, sampleportfolio, portfolioflexible, flexibletransmission, transmissioncontinuous, continuousapplications, applicationsthin, thinmode
Analysis of titanium powder for additive manufacturing with ARL EQUINOX 100 XRD and ARL QUANT’X XRF Systems
2019|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Analysis of titanium powder for additive manufacturing with ARL EQUINOX 100 XRD and ARL QUANT’X XRF Systems Authors: Dr. Simon Welzmiller, Application Specialist XRD, and Dr. Pascal Lemberge, Application Specialist EDXRF Introduction Due to the fast-technological progression, the demand for…
Klíčová slova
quant’x, quant’xedxrf, edxrfxrd, xrdarl, arlcomposition, compositionuniquant, uniquantelemental, elementalxrf, xrfadditive, additivedispersive, dispersivemechanical, mechanicalenergy, energyeducts, eductscrystallite, crystalliteinhomogeneous