Application examples for the different measurement modes of electrical properties of the solar cells

The aim of the paper was to apply the newly developed instruments ‘Corescan’ and ‘Sherescan’ in order to measure the essential parameters of producing solar cells in comparison with the standard techniques. The standard technique named the Transmission Line Method (TLM) is one way to monitor contacting process to measure contact resistance locally between the substrate and metallization. Nowadays, contact resistance is measured over the whole photovoltaic cell using Corescanner instrument. The Sherescan device in comparison with standard devices gives a possibility to measure the sheet resistance of the emitter of silicon wafers and determine of both P/N recognition and metal resistance. The Screen Printing (SP) method is the most widely used contact formation technique for commercial silicon solar cells. The contact resistance of manufactured front metallization depends of both the paste composition and co-firing conditions. Screen printed front side metallization and next to co-fired in the infrared conveyor furnace was carried out at various temperature from 770°C to 920°C. The silver paste used in the present paper is commercial. The investigations were carried out on monocrystalline silicon wafers. The topography of co-fired in the infrared belt furnace front metallization was investigated using the atomic force microscope and scanning electron microscope (SEM). There were researched also cross sections of front contacts using SEM microscope. Front contacts of the solar cells were formed on non-textured silicon surface with coated antireflection layer. On one hand, based on electrical properties investigations using Sherescan instrument it was obtained the knowledge of the emitter sheet resistance across the surface of a wafer, what is essential in optimizing the emitter diffusion process. On the other hand, it was found using Corescan instrument that the higher temperature apparently results in a strongly decreased contact resistance.Web of Science59125224

Influence of purge, time of waiting and TiCl4 dosing time in a low-pressure atomic layer deposition (ALD) reactor on properties of TiO2 layer

The aim of the study was to evaluate the influence of the ALD process parameters on mechanical properties and corrosion resistance of TiO2 layer. The TiO2 layer was deposited on stainless steel surfaces at constant temperature T = 200 °C and number of cycles nc = 500 (g ≈ 25 nm). The applied methodology consisted of potentiodynamic and impedance studies, as well as adhesion test. The obtained results were the basis for selection of surface treatment method for stainless steel implants for contact with blood. Appropriate parameters of surface treatment realized by means of the ALD method is of significant importance. It will contribute to the development of technological conditions of specified deposition parameters of TiO2 layers on steel implants

Effect of thermal treatments on the structure of MoNxOy thin films

Article in PressMoNxOy films were deposited on steel substrates by dc reactive magnetron sputtering. The depositions were carried out from a pure molybdenum target, varying the flow rate of reactive gases. X-ray diffraction (XRD) results revealed the occurrence of cubic MoNx and hexagonal (d-MoN) phases for the films with high nitrogen flow rates. The increase of oxygen content induces the decrease of the grain size of the molybdenum nitride crystallites. The thermal stability of a set of samples was studied in vacuum, for an annealing time of 1 h, for temperatures ranging from 500 to 800 C in 100 C steps. The results showed that pure molybdenum nitride films changed their structure from a meta-stable cubic MoN to hexagonal d-MoN and cubic g-Mo2N-type structures with increasing annealing temperatures. The samples with molybdenum nitride films evidenced a good thermal stability, but those with molybdenum oxynitride coatings showed a tendency to detach with the increase of the annealing temperature.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - POCTI/CTM/38086/200

Struktura i własności powłok PVD naniesionych na podłoże z cermetali

The main aim of the research is the investigation of the structure and properties of single-layer and gradient coatings of the type (Ti,Al)N and Ti(C,N) deposited by physical vapour deposition technology (PVD) on the cermets substrate. The structural investigations include the metallographic analysis on the transmission and scanning electron microscope. Examinations of the chemical compositions of the deposited coatings were carried out using the X-ray energy dispersive spectrograph EDS, and using the X-ray diffractometer. The investigations include also analysis of the mechanical and functional properties of the materials: substrate hardness tests and microhardness tests of the deposited coatings, surface roughness tests, evaluation of the adhesion of the deposited coatings as well as cutting properties. The results of the investigations carried out confirm the advantages of PVD coatings deposited onto cermets substrate especially in case of (Ti,Al)N. Coatings deposited onto the investigated substrates are characterised by good adhesion, high microhardness, taking effect in very high increasing of wear resistance. Deposition of hard, thin, gradient coatings on materials surface by PVD method features one of the most intensely developed directions of improvement of the working properties of materials. Equally important is the development of tool materials with respect to the fabrication of thin coatings resistant to wear in PVD process. It is of considerable importance, since through the selection of appropriate components, we can obtain a tool material of better properties. This area of tool material development is a priority nowadays, since it is the main route leading to the acquisition of machining tools of suitable properties. The results of the investigation provide useful information on microstructure, adhesion characterized in a scratch test, wear resistant properties of the gradient and single-layer coatings deposited onto cermet.Celem artykułu było zbadanie struktury i właściwości jednowarstwowych i gradientowych powłok typu (Ti,Al)N oraz Ti(C,N) naniesionych metodą fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) na podłożu z cermetali narzędziowych. Badania strukturalne obejmują transmisyjną i skaningową mikroskopię elektronową. Analizę składu chemicznego i fazowego badanych powłok wykonano metodą spektroskopii energii rozproszonego promieniowania rentgenowskiego (EDS) oraz metodą dyfrakcji rentgenowskiej za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego. Badania obejmują również analizę właściwości mechanicznych i funkcjonalnych badanych materiałów: badanie twardości podłoża z cermetalu i testy mikrotwardości naniesionych powłok, badania chropowatości powierzchni, ocena przyczepności naniesionych powłok, jak również właściwości skrawne. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdzają zalety powłok PVD osadzanych na podłożu z cermetalu, zwłaszcza w przypadku powłok typu (Ti,Al)N. Powłoki osadzone na badanych podłożach charakteryzują się dobrą przyczepnością, wykazują wysoką mikrotwardość, co wpływa na wzrost odporności ściernej. Istoty jest rozwój materiałów narzędziowych w zakresie wytwarzania cienkich powłok odpornych na zużycie w procesie PVD. Ma to duże znaczenie, ponieważ wykorzystując cechy odpowiednio dobranych składników można uzyskać materiał narzędziowy o lepszych własnościach. Ta dziedzina rozwoju materiałów narzędziowych stanowi w obecnych czasach priorytet, ponieważ jest główną drogą, wiodącą do uzyskania narzędzi skrawających o odpowiednich własnościach. Wyniki przeprowadzonych badań dostarczają przydatnych informacji na temat mikrostruktury oraz adhezji, odpornych na zużycie gradientowych i jednowarstwowych powłok naniesionych na podłoże z cermetalu

Wpływ struktury powłok PVD i CVD na trwałość spiekanych ostrzy skrawających

In the work it was demonstrated that the exploitative stability of edges from tool ceramics and sintered carbides coated with gradient and multilayer PVD and CVD coatings depends mainly on the adherence of the coatings to the substrate, while the change of coating microhardness from 2300 to 3500 HV0.05, the size of grains and their thickness affect the durability of the edges to a lesser extent. It was found that some coatings showed a fine-grained structure. The coatings which contained the AlN phase with hexagonal lattice showed a considerably higher adhesion to the substrate from sialon ceramics rather than the coatings containing the TiN phase. Better adherence of the coatings containing the AlN phase with hexagonal lattice is connected with the same kind of interatomic bonds (covalent) in material of both coating and ceramic substrate. In the paper the exploitative properties of the investigated coatings in the technological cutting trials were also determined. The models of artificial neural network, which demonstrate a relationships between the edge stability and coating properties such as: critical load, microhardness, thickness and size of grains were worked out.W pracy wykazano, że trwałość eksploatacyjna ostrzy skrawających z ceramiki narzędziowej i węglików spiekanych pokrytych gradientowymi i wielowarstwowymi powłokami PVD oraz CVD zależy głównie od przyczepności powłok do podłoża, natomiast zmiana mikrotwardości w zakresie od 2300 do 3500 HV0.05. wielkości ziarn oraz ich grubości w mniejszym stopniu wpływają na trwałość ostrzy. Powłoki wykazują drobnoziarnistą strukturę. Powłoki zawierające fazę AlN o sieci heksagonalnej wykazują lepszą przyczepność do sialonowego podłoża niż powłoki zawierające fazę TiN. Lepsza przyczepność powłok zawierających fazę A1N o sieci heksagonalnej związana jest z takim samym rodzajem wiązań międzyatomowych (kowalencyjnych) w materiale powłoki i ceramicznego podłoża. W pracy określono także własności eksploatacyjne powłok w technologicznej próbie toczenia. Zależności pomiędzy trwałością ostrza a własnościami powłok takimi jak obciążenie krytyczne, mikrotwardość, grubość i wielkość ziarna określono z zastosowaniem sztucznych sieci neuronowych

Zastosowanie sztucznych sieci neuronowych w modelowaniu rezystancji kontaktu wytwarzanej przedniej metalizacji krzemowych ogniw słonecznych

This paper presents the application of artificial neural networks for prediction contact resistance of front metallization for silicon solar cells. The influence of the obtained front electrode features on electrical properties of solar cells was estimated. The front electrode of photovoltaic cells was deposited using screen printing (SP) method and next to manufactured by two methods: convectional (1. co-fired in an infrared belt furnace) and unconventional (2. Selective Laser Sintering). Resistance of front electrodes solar cells was investigated using Transmission Line Model (TLM). Artificial neural networks were obtained with the use of Statistica Neural Network by Statsoft. Created artificial neural networks makes possible the easy modelling of contact resistance of manufactured front metallization and allows the better selection of production parameters. The following technological recommendations for the screen printing connected with co-firing and selective laser sintering technology such as optimal paste composition, morphology of the silicon substrate, co-firing temperature and the power and scanning speed of the laser beam to manufacture the front electrode of silicon solar cells were experimentally selected in order to obtain uniformly melted structure well adhered to substrate, of a small front electrode substrate joint resistance value. The prediction possibility of contact resistance of manufactured front metallization is valuable for manufacturers and constructors. It allows preserving the customers’ quality requirements and bringing also measurable financial advantages.Artykuł przedstawia zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do predykcji rezystancji przedniej metalizacji w krzemowych ogniwach słonecznych. Oceniono wpływ tak wytworzonej elektrody przedniej na własności elektryczne ogniw fotowoltaicznych. Przednią elektrodę ogniw fotowoltaicznych naniesiono metodą sitodruku SP (ang. Screen Printing) i następnie wytwarzano dwoma metodami: konwencjonalną (1. wypalanie w piecu taśmowym) i niekonwencjonalną (2. selektywne spiekanie laserowe). Do wyznaczenia rezystancji elektrod przednich zastosowano metodę linii transmisyjnych TLM (ang. Transmission Line Model). Sztuczne sieci neuronowe zostały opracowane z wykorzystaniem pakietu Statistica Neural Network firmy Statsoft. Opracowane sztuczne sieci neuronowe umożliwią modelowanie rezystancji wytworzonej przedniej metalizacji i ułatwią lepszy dobór parametrów produkcji. Następujące zalecenia technologiczne sitodruku połączonego z wypalaniem w piecu i selektywnym spiekaniem laserowym takie jak optymalny skład pasty, morfologię podłoża krzemowego, temperaturę wypalania oraz moc i prędkość skanowania wiązki laserowej, do wytworzenia przedniej elektrody krzemowych ogniw słonecznych dobrano eksperymentalnie celem uzyskania celem uzyskania jednolicie stopionej struktury dobrze przylegającej do podłoża, małej wartości rezystancji połączenia elektrody przedniej z podłożem. Możliwość estymacji rezystancji przedniej metalizacji jest wartościowa dla producentów i konstruktorów. Pozwala ona na dotrzymanie wymagań klienta i przynosi wymierne zyski

Influence of purge, time of waiting and TiCl₄ dosing time in a low-pressure atomic layer deposition (ALD) reactor on properties of TiO₂ layer

The aim of the study was to evaluate the influence of the ALD process parameters on mechanical properties and corrosion resistance of TiO2 layer. The TiO2 layer was deposited on stainless steel surfaces at constant temperature T = 200 °C and number of cycles nc = 500 (g ≈ 25 nm). The applied methodology consisted of potentiodynamic and impedance studies, as well as adhesion test. The obtained results were the basis for selection of surface treatment method for stainless steel implants for contact with blood. Appropriate parameters of surface treatment realized by means of the ALD method is of significant importance. It will contribute to the development of technological conditions of specified deposition parameters of TiO2 layers on steel implants