Влияние облучения электронами с энергией 4 МэВ на излучательную рекомбинацию тонких пленок Cu(In,Ga)(S,Se)₂ в структуре солнечных элементов

Исследовано влияние облучения различными дозами электронов с энергией 4 МэВ на процессы излучательной рекомбинации неравновесных носителей заряда в тонких пленках Cu(In,Ga)(S,Se)₂ солнечных элементов. Установлено, что близкраевая фотолюминесценция (ФЛ) в области энергий ~0.9—1.2 эВ в необлученных и облученных пленках прямозонных твердых растворов Cu(In,Ga)(S,Se)₂ обусловлена оптическими межзонными переходами и излучательной рекомбинацией через энергетические уровни дефектов структуры акцепторного и донорного типа в условиях наличия сильных флуктуаций потенциала. По данным измерения спектров ФЛ в диапазоне температур 5—300 К обнаружен эффект энергетического смещения максимумов полос близкраевой ФЛ и перераспределения их интенсивности в тонких пленках после облучения электронами с различными дозами. По данным тушения интенсивности полос ФЛ определены энергии активации процессов безызлучательной рекомбинации. Обсуждается возможная природа дефектов структуры в необлученных и облученных электронами пленках твердых растворов Cu(In,Ga)(S,Se)₂.

1. M. A. Green, E. D. Dunlop, M. Yoshita, N. Kopidacis, K. Bothe, G. Siefer, X. Xao. Prog. Photovolt. Res. Appl., 31 (2023) 651—653

2. T. Nishimura, S. Toki, H. Sugiura, N. Nakada, A. Yamada. Prog. Photovolt: Res. Appl., 26, N 4 (2017) 291—302

3. A. Polman, M. Knight, E. C. Garnett, B. Ehrler, W. C. Sinke. Science, 352, N 6283 (2016) aad4424(1—11)

4. M. A. Contreras, L. M. Mansfield, B. Egaas, J. Li, M. Romero, R. Noufi, E. Rudiger-Voight, W. Mannstadt. Prog. Photovolt: Res. Appl., 20, N 7 (2012) 843—850

5. J. Chantana, Y. Kawana, T. Nishimura, T. Kato, H. Sugimoto. Sol. Energy 184 (2019) 553—560

6. P. Jackson, D. Hariskos, R. Wuerz, W. Wischmann, M. Powalla. Phys. Stat. Sol. RRL, 8, N 3 (2014) 219—222

7. P. Jackson, R. Wuerz, D. Hariskos, E. Lotter, W. Witte, M. Powalla. Phys. Stat. Sol. RRL, 10, N 8 (2016) 583—586

8. M. Nakamura, K. Yamaguchi, Y. Kimoto, Y. Yasaki, T. Kato, H. Sugimoto. IEEE J. Photovolt., 9, N 6 (2019) 1863—1867

9. M. Imaizumi, T. Sumita, S. Kawakita, K. Aoyama, O. Ansawa, T. Aburaya, T. Hisamatsr, S. Matsuda. Prog. Photovolt: Res. Appl., 13, N 2 (2005) 93—102

10. F. H. Karg. Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 66 (2001) 645—653

11. V. Probst, W. Stetter, W. Riedel, H. Vogt, M. Wendl, H. Calwer, S. Zweigart, K. D. Ufert, B. Freienstein, H. Cerva, F. H. Karg. Thin Solid Films, 387 (2001) 262—267

12. F. Karg. Energy Proc., 15 (2012) 275—282

13. О. М. Бородавченко, В. Д. Живулько, А. В. Мудрый, И. А. Могильников, М. В. Якушев. Журн. прикл. спектр., 88, № 1 (2021) 34—40 [O. M. Borodavchenko, V. D. Zhivulko, A. V. Mudryi, I. A. Mogilnkov, M. V. Yakushev. J. Appl. Spectr, 88 (2021) 27—32]

14. Б. И. Шкловский, А. Л. Эфрос. Электронные свойства легированных полупроводников, Москва, Наука (1979)

15. А. П. Леванюк, В. В. Осипов. Успехи физ. наук, 133, № 3 (1981) 427—477

16. T. Gokmen, O. Gunawan, T. K. Todorov, D. B. Mitzi. Appl. Phys. Lett., 103, N 10 (2013) 103506(1—5)

17. R. W. Martin, P. G. Middleton, K. P. O’Donnell, W. Van der Stricht. Appl. Phys. Lett., 74, N 2 (1999) 263—265

18. G. Rey, G. Larramona, S. Bourdais, C. Chone, B. Delatouche, A. Jacob, G. Dennler. Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 179 (2018) 142—151

19. S. Thomas, T. Bertram, C. Kaufman, T. Kodalle, J. A. Marquez Prieto, H. Hempel, L. Choubrac, W. White, D. Hariskos, R. Mainz, R. Carron, J. Keller, P. Reyes-Figueroa, R. Klenk, D. Abou-Ras. Prog. Photovolt: Res. Appl., 30 (2022) 1238—1246

20. И. Е. Свитенков, В. Н. Павловский, Е. В. Муравицкая, Е. В. Луценко, Г. П. Яблонский, О. М. Бородавченко, В. Д. Живулько, А. В. Мудрый, М. В. Якушев, С. О. Когновицкий. ФТП, 54, № 10 (2020) 1058—1065

21. S. A. Schumacher, J. R. Botha, V. Alberts. J. Appl. Phys., 99, N 6 (2006) 063508(1—8)

22. J. K. Katahara, H. W. Hillhouse. J. Appl. Phys., 116, N 17 (2014) 173504(1—12)

23. J. Chantana, T. Kato, H. Sugimoto, T. Minemoto. Current Appl. Phys., 17, N 4 (2019) 461—466

24. T. Kato, J. L. Wu, Y. Hirai, H. Sugimoto, V. Bermudez. IEEE J. Photovolt., 9, N 1 (2019) 325—330

25. S. B. Zhang, S. H. Wei, A. Zunger, H. Katayama-Yoshida. Phys. Rev. B., 57, N 1 (1998) 9642—9656

26. J. Pohl, K. Albe. Phys. Rev. B., 87, N 24 (2013) 245203(1—16)

27. C. Spindler, F. Babbe, M. H. Wolter, F. Ehre, K. Santhosh, P. Hilbert, F. Werner, S. Siebentritt. Phys. Rev. Mater., 3 (2019) 09032(1—20)

28. M. V. Yakushev, R. W. Martin, J. Krustok, H. W. Schock, R. D. Pilkington, A. E. Hill, R. D. Tomlinson. Thin Solid Films, 361-362 (2000) 488—493

29. О. М. Бородавченко, В. Д. Живулько, А. В. Мудрый, М. В. Якушев, И. А. Могильников. ФТП, 55, № 2 (2021) 127—133

30. А. В. Мудрый, B. Ф. Гременок, А. В. Иванюкович, М. В. Якушев, Я. И. Феофанов. Журн. прикл. спектр., 72, № 6 (2005) 805—808 [A. V. Mudryi, V. F. Gremenok, A. V. Ivanyukovich, M. V. Yakushev, Ya. V. Feofanov. J. Appl. Spectr., 72 (2005) 883—886]

31. А. В. Мудрый, А. В. Иванюкович, М. В. Якушев, В. С. Куликаускас, В. С. Черныш. Журн. прикл. спектр., 73, № 6 (2006) 828—830 [A. V. Mudryi, A. V. Ivanyukovich, M. V. Yakushev, V. S. Kulikauskas, V. S. Chernysh. J. Appl. Spectr., 73 (2006) 928—933]