Studio di film sottili a base di silicio mediante spettroscopia di fototensione superficiale

Le tecnologie basate su silicio nelle applicazioni in celle solari si sono rilevate sempre più promettenti negli ultimi anni, l'efficienza di conversione fotovoltaica delle celle solari a base di Si ha raggiunto il 26.7% , mantenendo costi accessibili. La cella solare, grazie al materiale semiconduttore, che costituisce la sua componente principale, è in grado di convertire l’energia dei fotoni in energia elettrica creando coppie elettrone-lacuna, dove gli elettroni vengono a trovarsi nella banda di conduzione e qui vengono estratti da un campo elettrico interno e inviati a un circuito esterno. Il silicio cristallino (c-Si) presenta qualche limitazione, le energie molto maggiori di 1 eV sono disperse in calore e la ricombinazione delle coppie elettrone lacuna, che limita il tempo di vita dei portatori minoritari. Il tempo di vita dei portatori minoritari è legato alla concentrazione di difetti reticolari, presenti nel bulk, alla superficie, o all’interfaccia della cella. È importante quindi diminuire l’effetto di questi difetti realizzando una buona passivazione di superfici e interfacce. Per far fronte a questi due principali problemi si è pensato di depositare sopra al silicio cristallino (c-Si), che costituisce la parte essenziale della cella, film sottili che permettano la conversione di energia anche a energie più alte e che aumentino la qualità della passivazione. Per un miglioramento si è pensato di aggiungere, durante la deposizione di a-Si:H (ottenuta con silano SiH4), ossigeno, azoto o carbonio. Lo scopo di questa tesi è quella di analizzare film sottili di ossidi di silicio amorfi (a-SiOx) e ossinitruri di silicio amorfi (a-SiOxNy). Per queste analisi è stato usato il metodo Surface Photovoltage Spectroscopy (SPV). Da queste misure si è ottenuto che il bandgap aumenta con le concentrazioni di CO2 e N2O, ma che, con l’aumento di queste è peggiorata la qualità di passivazione superficiale.