The Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), terahertz time domain spectroscopy (THz-TDS), and terahertz imaging were applied to study the properties of Cu(In, Ga)Se₂ (CIGS) layers grown on Mo/soda lime glass substrate. Correlation between the Infrared reflectivity spectrum around 5–7 THz (167–233 cm^–1), Raman spectra, and X-ray diffraction data is investigated for samples grown on the molybdenum layer of approximately 1 μm in thickness. Also, transparency of CIGS layers was demonstrated for frequencies down to several hundred gigahertzes. Such transparency opens possibilities for future three-dimensional characterization of CIGS structures using phase sensitive imaging.

Keywords: solar cells, chalcogenide solar cells, terahertz time domain spectroscopy, FT-IR spectroscopy
PACS: 88.40.H-, 88.40.jn, 78.47.D-

Cu(In,Ga)Se₂ SLUOKSNIŲ INFRARAUDONOJI SPEKTROSKOPIJA IR VAIZDINIMAS
L. Minkevičius^a, S. Balakauskas^a, M. Šoliūnas^a , R. Suzanovičienė^a, J. Uzėla^a, G. Molis^b , R. Juškėnas^a, A. Selskis^a, G. Niaura^a, G. Valušis^a,c, V. Tamošiūnas^a,c
aFizinių ir technologijos mokslų centras, Vilnius, Lietuva
^bTeraVil Ltd, Vilnius, Lietuva
^cVilniaus universiteto Fizikos fakultetas, Vilnius, Lietuva

Pasaulyje sparčiai besivystant fotoelektros sektoriui bei tobulėjant plonasluoksnių saulės elementų technologijoms, vario indžio galio selenido (CIGS) pagrindu suformuoti lankstūs saulės elementai tampa vis patrauklesni masinei gamybai, o rekordinis tokių  saulės elementų efektyvumas viršija 20 %.
Pristatomo darbo tikslas yra ištirti CIGS sluoksnių savybes infraraudonajame ir teraherciniame dažnių diapazonuose siekiant ateityje pritaikyti kompaktiškas vaizdinimo sistemas CIGS galutinės produkcijos parametrų (pvz., storio, kristalitų formavimosi rezultatų, kontaktų kokybės) kontrolei.
Bandiniai buvo užauginti magnetroninio dulkinimo įrenginiu iš vieno keturnario CIGS taikinio. Keičiant auginimo laiką, atstumą iki taikinio, po to atkaitinimo temperatūrą, užauginti skirtingų parametrų sluoksniai. Rentgeno spindulių difrakcijos metodu nustatyta struktūra. Kristalinei struktūrai patvirtinti atlikti Ramano spektroskopijos matavimai, išmatuoti infraraudonieji atspindžio spektrai. Analizuojant gautus duomenis nustatyta, kad šie spektrai gali būti panaudoti bekontaktiniam plonų sluoksnių storio ir kokybės įvertinimui. Skenuojančiu elektroniniu mikroskopu (SEM) atliktos nuotraukos iliustruoja paviršiaus morfologiją. Fourier spektrinius matavimus papildė tyrimai terahercų dažnių (THz) srityje. Gauti rezultatai taip pat atskleidžia galimybę stebėti apatinio molibdeno kontakto kokybę net su užaugintu ant viršaus CIGS sluoksniu.

References / Nuorodos

[1] P. Jackson, D. Hariskos, E. Lotter, S. Paetel, R. Wuerz, R. Menner, W. Wischmann, and M. Powalla, Prog. Photovolt. Res. Appl. 19, 894 (2011),
http://dx.doi.org/10.1002/pip.1078
[2] http://www.miasole.com/sites/default/files/MiaSole_release_May_24_2012.pdf
[3] http://www.uspvmc.org/roadmap/index.html
[4] R. Noufi and K. Zweibel, Conference Paper NREL/CP-520-39894, in: Proceedings IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion 2006 (WCPEC-4) (Waikoloa, Hawaii, 7–12 May 2006),
http://dx.doi.org/10.1109/WCPEC.2006.279455
[5] J. Darmo, V. Tamosiunas, G. Fasching, J. Kröll, K. Unterrainer, M. Beck, M. Giovannini, J. Faist, C. Kremser, and P. Debbage, Opt. Express 12(9), 1879 (2004),
http://dx.doi.org/10.1364/OPEX.12.001879
[6] Terahertz database: http://www.thzdb.org, record TBM000001001
[7] J. Schöldström, U. Zimmermann, and M. Edoff, J. Phys. D: Appl. Phys. 45, 115101 (2012),
http://dx.doi.org/10.1088/0022-3727/45/11/115101
[8] W. Witte, R. Kniese, and M. Powalla, Thin Solid Films 517, 867 (2008),
http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2008.07.011
[9] J. Olejnicek, C.A. Kamler, A. Mirasano, A.L. Martinez-Skinner, M.A. Ingersoll, C.L. Exstrom, S.A. Darveau, J.L. Huguenin-Love, M. Diaz, N.J. Ianno, and R.J. Soukup, Solar Energy Mater. Solar Cells 94, 8 (2010),
http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2009.03.024
[10] Y.H. Choi, Thin Solid Films 519, 4390 (2011),
http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2011.02.058
[11] V. Izquierdo-Roca, A. Pérez-Rodriguez, A. Romano-Rodriguez, J.R. Morante, J. Alvarez-Garcia, L. Calvo-Barrio, V. Bermudez, P.P. Grand, O. Ramdani, L. Parissi, and O. Kerrec, J. Appl. Phys. 101, 103517 (2007),
http://dx.doi.org/10.1063/1.2734103
[12] J. Álvarez-García, B. Barcones, A. Pérez-Rodríguez, A. Romano-Rodríguez, J.R. Morante, A. Janotti, S.-H. Wei, and R. Scheer, Phys. Rev. B 71, 054303 (2005),
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.71.054303
[13] F. Castellano, A. Bismuto, M.I. Amanti, R. Terazzi, M. Beck, S. Blaser, A. Bächle, and J. Faist, J. Appl. Phys. 109, 102407 (2011),
http://dx.doi.org/10.1063/1.3576153
[14] B.G. Lee, M.A. Belkin, C. Pflügl, L. Diehl, H.A. Zhang, R.M. Audet, J. MacArthur, D.P. Bour, S.W. Corzine, G.E. Hofler, and F. Capasso, IEEE J. Quantum Electron. 45(5), 554 (2009),
http://dx.doi.org/10.1109/JQE.2009.2013175