Disputas: Daniel Nielsen Wright

Prøveforelesning

Bedømmelseskomité

Dr. Marika Edoff, Uppsala universitet, Sverige
Dr. Morten Kildemo, NTNU, Tronsheim
Professor Aasmund Sudbø, Universitetet i Oslo

Leder av disputas:  Professor Johan Taftø

Veileder:  Erik S. Marstein, Terje Finstad og Arve Holt

Sammendrag

I den sterkt voksende solcelleindustrien brukes tynne filmer av materialet hydrogenert amorft silisiumnitrid (SiN_x:H) til å øke effektiviteten til solceller. De optiske egenskapene til SiN_x:H gjør det mulig å øke lysinnfangingen til solceller ved å avleire lag av bestemt tykkelse på solcellens overflate. En slik film kalles et antirefleksjonsbelegg og SiN_x:H laget ved hjelp av en prosess kalt plasma assistert kjemisk dampavleiring (PECVD) er den vanligste formen for slike belegg på solceller i verden i dag. I tillegg til gunstige optiske egenskaper fremviser SiN_x:H passiverende egenskaper som reduserer tap i solcellens effektivitet forårsaket av defekter ved solcellens overflate.

Daniel Nilsen Wright har i sitt doktorgradsarbeid studert SiN_x:H filmer laget ved PECVD. Han har spesielt studert hvordan vekstbetingelser, som for eksempel plasmaeffekt og gassammensetning/blanding, påvirker filmenes struktur og sammensetning, og hvordan dette igjen påvirker de optiske og passiverende egenskapene til filmene.

Det har blitt vist at økt plasmaeffekt har en negativ virkning på de passiverende egenskapene grunnet økt ionebombardement under plasmaprosessen som skader overflaten under avleiring. Økt effekt fører også til filmer med lavere brytningsindeks grunnet at mer nitrogen ble inkorporert i filmene.

Wright har også sett på hydrogeninnholdet i filmene og hvordan dette påvirkes av vekstbetingelser og etterbehandling av filmene. Det ble funnet at etsehastigheten i flussyre, et ofte brukt prosesskjemikalie, er mer avhengig av mengden hydrogen som er bundet til nitrogen i filmene enn mengden silisium i filmene. For å estimere hydrogeninnholdet brukte Wright en egenprodusert optisk modell av materialet og tilpasset denne til målte Fourier Transform Infrared (FTIR) spektere.

Ved å bruke ellipsometri ble de optiske egenskapene til SiN_x:H filmene estimert, og på bakgrunn av disse resultatene simulerte Wright seg frem til oppbygningen av optimale enkelt- og dobbeltlags antirefleksjonsbelegg.

Wright gjorde sitt arbeid ved Institutt for Energiteknikk på Kjeller under prosjektet "Silicon Cost Reduction" som var støttet av Norges Forskningsråd og REC Scancell.

Kontaktperson

For mer informasjon, kontakt Christine Sundtveten.