Photovoltaïque (PV)
Profil en profondeur des cellules photovoltaïques par SDL RF (RF GDOES)

Depth Profile Analysis of PV cells by RF GD
Legend: Analysis of a PV solar cell by RF GD-OES

Légende: Analyse d'une cellule solaire photovoltaïque par SDL RF (RF GDOES)

Un spectromètre à décharge luminescente utilise un plasma  de densité élevée (1014 / cm3) mais dans lequel les particules ont des énergies assez faibles (50eV) pour à la fois réaliser l'érosion couche par couche d'une partie représentative du matériau (2 ou 4 mm) et l’excitation des particules érodées donnant ainsi la distribution élémentaire du matériau en fonction de la profondeur de pénétration.

Lorsque l’instrument est couplé à un système optique à haute résolution, la technique résultante est appelée SDL RF (RF GDOES )et est bien établie dans le domaine photovoltaïque. Des résultats ont été publiés sur de fines cellules de films (CIGS), des cellules de silicium et des hybrides.

La source RF pulsée permet la mesure des couches conductrices et non conductrices, sans échauffement ni diffusion induite.

Cette technique ultra rapide (2-3 minutes sont nécessaires pour le profil d'une cellule complète et atteindre le substrat de verre),offre néanmoins une excellente résolution en profondeur de l’ordre du nanomètre selon la rugosité des cellules et  elle est donc idéale pour optimiser un procédé de dépôt, détecter des changements de composition, des gradients ou des contaminations aux interfaces.

La capacité de mesurer simultanément tous les éléments d'intérêt (Na, H, O, Ca, C, Zn, Cd, Te, Cu, In, Ga, Se, Mo, Sn, Al etc ) et la vitesse de l'analyse permettent de contrôler chaque étape de l'évaporation, du dépôt ou des procédés de recuit permettant de réagir rapidement à des variations observées.

Les caractéristiques uniques du plasma SDL RF ont également été utilisées avec succès pour préparer des surfaces et des sections de cellules PV avant observation MEB, pour observer des structures sous encapsulation ou pour révéler des interfaces enfouies avant mesure XPS.

Référence: F. Oliva & al,  « Formation mechanisms of Cu (In, Ga)Se2 solar cells prepared from electrodeposited precursors »  Thin Solid Films 535 (2013) 127-132

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