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研究生：	許立緯 Hsu, Li-Wei
論文名稱：	複合CIGS太陽能電池之製程與分析:使用Bi2Se3/Bi2Te3底層 Hybrid CIGS solar cell using Bi2Se3/Bi2Te3 under layer
指導教授：	黃榮俊 Huang, Jung-Chun
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 物理學系 Department of Physics
論文出版年：	2013
畢業學年度：	101
語文別：	中文
論文頁數：	53
中文關鍵詞：	銅銦鎵硒、硒化鉍、碲化鉍
外文關鍵詞：	CIGS, Bi2Se3, Bi2Te3
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本實驗利用分子束磊晶(MBE)系統成長硒化鉍/碲化鉍(Bi2Se3/Bi2Te3)薄膜於銅銦鎵硒(CIGS)元件底層，並且與NDL合作製作銅銦鎵硒(CIGS)元件，研究銅銦鎵硒(CIGS)薄膜特性變化與元件效率變化，目前的效率表現尚未突破，因此我們針對銅銦鎵硒(CIGS)薄膜特性做分析與探討。
本實驗裡利用X-ray 繞射儀(XRD)、二次離子質譜儀分析(SIMS)、掃描式電子顯微鏡(SEM)，探討CIGS結構與形貌的變化，並由SIMS分析裡發現Na含量可以經由薄膜參數條件來調變。

In this report, Bi2Se3 and Bi2Te3 thin films were grown by molecular beam epitaxy(MBE) that applied to CIGS solar cell on the device base. On the other hand, the CIGS solar cell device assemble procedure and investigated the CIGS thin-film solar cell device characteristics and efficiency that we cooperate with NDLs (National Nano Device Laboratories). Currently, the solar cell efficiency were not breakthrough. Therefore, we analyze and discuss the CIGS thin-film solar cell device characteristics.
By using X-ray diffraction (XRD), secondary ion mass spectrometry (SIMS), scanning electron microscopy(SEM) to investigate the structure and morphology properties of CIGS. According to SIMS analysis, we observed Na concentration can be adjusted Bi2Se3/Bi2Te3 thin film growth parameters.

目錄
摘要	I
Abstract	II
致謝	III
目錄	IV
表目錄	VI
圖目錄	VII
第一章簡介	1
1-1 前言	1
1-2 太陽能電池原理	2
1.3 CI(G)S材料特性介紹	3
1.4 文獻回顧	5
1-4.1 太陽能電池與熱電材料之相關文獻	5
1-4.2 CIGS複合Sb材料相關文獻	7
1-4.3 CIGS複合Bi材料相關文獻	9
1.5 研究動機	11
第二章 儀器介紹	12
2.1分子束磊晶系統	12
2.2實驗量測儀器	17
2-2.1 X-ray 繞射儀	17
2-2.2二次離子質譜儀分析(secondary ion mass spectrometer；SIMS)	18
2-2.3掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy; SEM)	19
第三章 實驗流程與方法	21
3-1實驗流程	21
3-2實驗步驟	23
3-2.1 系統真空環境的準備	23
3-2.2基板預備	23
3-2.3 樣品成長	24
3-3實驗方法	24
第四章 結果與討論	26
4-1 Bi2Se3薄膜分析	26
4-1.1 XRD分析結果	26
4-1.2 SEM分析結果	31
4-1.3 SIMS分析結果	33
4-2 Bi2Se3電性及元件分析	36
4-2.1 元件效率量測	36
4-3 Bi2Te3薄膜分析	39
4-3.1 XRD分析結果	39
4-3.2 SEM分析結果	44
4-3.3 SIMS分析結果	46
4-4 Bi2Te3電性及元件分析	49
4-4.1 元件效率量測	49
第五章 結論	51
參考文獻	52
表目錄
表1-4.1 不同重量百分比效率表	5
表1-4.2 摻入不同厚度Bi之元件表現	9
表2-1.1 本實驗室的幫浦系統	16
表4-1.1 Bi2Se3不同厚度之a軸與c軸比較	28
表4-2.1 Bi2Se3不同厚度複合元件效率比較	37
表4-2.2 Bi2Se3不同厚度複合元件效率比較	37
表4-3.1 Bi2Te3不同比例之a軸與c軸比較	41
表4-4.1 Bi2Te3不同厚度複合元件效率比較	50
表4-4.2 Bi2Te3不同比例複合元件效率比較	50
圖目錄
圖1-1.1 太陽能電池示意圖	2
圖1-3.1 CIS結構示意圖	3
圖1-3.2 半導體吸收系數	4
圖1-4.1 (a)熱電材料與太陽能電池結合示意圖；(b)、(c) Bi2Te3奈米盤	6
SEM示意圖	6
圖1-4.2不同照光I-V曲線	6
圖1-4.3 不同莫耳原子比例的形貌表現	7
圖1-4.4 摻入不同濃度Sb從優取向增長	8
圖1-4.5摻入不同濃度Sb效率量測	8
圖1-4.6 (a)未摻入(b)有摻入Bi元素厚度50nm之縱深分析	10
圖2-1.1 本實驗室分子束磊晶系統	13
圖2-1.2分子源坩鍋	14
圖2-2.1X-ray繞射原理	17
圖2-1.2 X-ray繞射示意圖	18
圖2-2.1 SIMS工作示意圖	19
圖2-2.2 SEM工作示意圖	20
圖3-1.1 實驗流程	21
圖3-1.2元件結構示意圖	22
圖4-1.1 CIGS/Bi2Se3(變厚度)/Mo/Na glass XRD圖	26
圖4-1.2 CIGS/Bi2Se3(變厚度)/Mo/Na glass(220)從優取向XRD圖	27
圖4-1.3 CIGS/Bi2Se3(變厚度)/Mo/Na glass(112)從優取向XRD圖	28
圖4-1.5 CIGS/Bi2Se3(變比例)/Mo/Na glass(220)從優取向XRD圖	29
圖4-1.6 CIGS/Bi2Se3(變比例)/Mo/Na glass(220)從優取向XRD圖	30
圖4-1.7 CIGS SEM圖，固定流量比1:10 (a) Bi2Se3 0nm、(b) Bi2Se3 30nm、(c) Bi2Se3 45nm、(d) Bi2Se3 60nm、(e) Bi2Se3 90nm	31
圖4-1.8 CIGS SEM圖，固定厚度45nm (a)流量比1:10、(b)流量比1:12	32
(c)流量比1:15	32
圖4-1.9 標準元件SIMS圖	33
圖4-1.10 Bi2Se3 (45nm) 複合元件SIMS圖	33
圖4-1.11 Bi2Se3 (90nm) 複合元件SIMS圖	34
圖4-1.12 Na含量比較 SIMS圖	34
圖4-2.1 Bi2Se3不同厚度複合元件I-V圖	36
圖4-2.2 Bi2Se3不同比例複合元件I-V圖	37
圖4-3.1 CIGS/Bi2Te3(變厚度)/Mo/Na glass XRD圖	39
圖4-3.2 CIGS/Bi2Te3(變厚度)/Mo/Na glass(220)從優取向XRD圖	40
圖4-3.3 CIGS/Bi2Te3(變厚度)/Mo/Na glass(112)從優取向XRD圖	40
圖4-3.4 CIGS/Bi2Te3(變比例)/Mo/Na glass XRD圖	41
圖4-3.5 CIGS/Bi2Se3(變比例)/Mo/Na glass(220)從優取向XRD圖	42
圖4-3.6 CIGS/Bi2Se3(變比例)/Mo/Na glass(112)從優取向XRD圖	42
圖4-3.7 CIGS SEM圖，固定流量比1:10 (a) Bi2Te3 15nm、(b) Bi2Te3 30nm、(c) Bi2Te3 45nm	44
圖4-3.8 CIGS SEM圖，固定厚度30nm (a) 流量比1:10、(b) 流量比1:8、(c) 流量比1:6、(d) 流量比1:4	45
圖4-3.11 Na含量比較 SIMS圖	47
圖4-4.1 Bi2Te3不同厚度複合元件I-V圖	49
圖4-4.2 Bi2Te3不同比例複合元件I-V圖	50

                                    

參考文獻
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校內：2023-12-31公開
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