آزمایشگاه تحقیقاتی فناوری ساخت سلول های خورشیدی

 

Research Laboratory of Solar Cell Fabrication Technology

 

 

۱-مدیر آزمایشگاه: دکتر عبدالنبی کوثریان

 

o        استاد گروه مهندسی برق

o        آدرس ایمیل: a.kosarian@scu.ac.ir

o        شماره تماس: (  09- ۰۶۱33226600 ) داخلی 5633

o        لینک صفحه شخصی: https://eng.scu.ac.ir/~akosarian

 

۲- زمینه­ های فعالیت آزمایشگاه (اهداف و خدمات پژوهشی / صنعتی قابل ارائه):

·           مطالعه، ساخت و توسعه حسگرهای ارگانیک

·           مطالعه و ساخت سلولهای خورشیدی مبتنی بر سیلیکن

·           مطالعه و ساخت سلولهای خورشیدی پروسکایتی

 

۳- امکانات پژوهشی:

تجهیزات موجود در اتاق تمیز:

1-      سیستم PECVD

رسوب دهی بخار شیمیایی با پلاسما (PECVD) یک فرآیند رسوب بخار شیمیایی است که برای رسوب لایه های نازک از حالت گاز (بخار) به حالت جامد بر روی یک بستر استفاده می شود. واکنش های شیمیایی در این فرآیند دخیل هستند که پس از ایجاد پلاسمای گازهای واکنش دهنده رخ می دهد. پلاسما به طور کلی توسط فرکانس رادیویی (RF) (جریان متناوب AC) فرکانس یا جریان مستقیم (DC) تخلیه بین دو الکترود ایجاد می شود که فضای بین آنها با گازهای واکنش دهنده پر می شود.PECVD فرآیندی است که طی آن لایه های نازکی از مواد گوناگون در دمای پایین بر روی زیرلایه قرار می گیرد. در این روش با توجه به اثر پلاسما در کاهش انرژی فعال سازی واکنش، دمای لایه نشانی بشکل چشمگیری کاهش می یابد. پلاسما از طریق تزریق گاز واکنش دهنده بین دو الکترود موازی، یک الکترود زمین شده و یک الکترود متصل به مولد RF، تولید می شود. با اعمال ولتاژ RF، گاز تبدیل به پلاسما شده و گونه های فعال شیمیایی در دمای پایین تولید می گردند و باعث لایه نشانی فیلم های نازک بر روی زیرلایه و یا پردازش سطوح در تماس با پلاسما می شود. مزایای سیستم PECVD

 • دمای پایین نسبت به دستگاه CVD

• پاکسازی محفظه با پلاسما و بدون نیاز به مواد شیمیایی

 • توانایی لایه نشانی طیف گسترده از فیلم های نازک با خصوصیات ویژه اپتیکی، الکترونیکی، سختی بالا، نفوذ ناپذیری و ...

مشخصات سیستم PECVD فرکانس کاری: 56/13 مگا هرتز بیشینه توان: 300 وات فشار پایه: 10-5 mtorr حداکثر سایز زیرلایه: 5×5 cm²

خلاء مورد نیاز این سیستم توسط یک پمپ اولیه خلاء معمولی، یک پمپ خلاء Edward 8 و یک پمپ توربومولکولی تامین می شود.

2-      زدایش یون-غیرفعال یا RIE (به انگلیسی: Reactive-Ion Etching)

 یکی از روش‌های زدایش یا برش مواد در ساختارهای ریز و زیرمجموعه‌ای از روش‌های زدایش پلاسما است. حکاکی یون واکنشی (RIE) یک فناوری اچ است که در میکروساخت استفاده می شود. RIE نوعی اچ خشک است که ویژگی های متفاوتی نسبت به اچ مرطوب دارد. RIE از پلاسمای واکنش پذیر شیمیایی برای حذف مواد ته نشین شده روی ویفرها استفاده می کند. پلاسما تحت فشار کم (خلاء) توسط یک میدان الکترومغناطیسی تولید می شود. یون های پرانرژی پلاسما به سطح ویفر حمله کرده و با آن واکنش نشان می دهند. زدایش یون-غیرفعال از جمله روش‌های زدایش خشک است که مشخصه‌های بیشتری از زدایش تَر دارد. این روش ترکیبی از روش‌های فیزیکی و شیمیایی شناخته می‌شود. در این روش از پلاسمای فعال کننده به صورت شیمیایی برای برش ویفر استفاده می‌شود. این روش در یک محفظه خلأ با فشار پایین توسط یک میدان الکترومغناطیسی رخ می‌دهد. یون‌های پرانرژی پلاسما به صورت عمودی به سطح ویفر برخورد می‌کنند و باعث پدیده زدایش می‌شوند. این روش از تفکیک بالا و همچنین قابلیت کنترل مطلوبی برخوردار است که امکان برش مواد مختلفی از جمله نیم‌رساناها، عایق‌ها و بعضی فلزات را نیز فراهم می‌کند. یکی از برتری‌های این روش نسبت به روش‌های دیگر این است که می‌تواند به گونه ای طراحی شود که تا حدود زیادی ناهمسانگرد باشد که این بدین معناست که عمل زدایش با دقت بالا و نرخ برش مطلوبی انجام می‌شود. خلاء مورد نیاز این سیستم توسط یک پمپ اولیه خلاء معمولی، یک پمپ خلاء Edward 8 و یک پمپ توربومولکولی تامین می شود.

3-      سیستم کندوپاش

کندوپاش پدیده‌ای است که در آن ذرات میکروسکوپی یک ماده جامد پس از بمباران خود ماده توسط ذرات پرانرژی پلاسما یا گاز، از سطح آن خارج می‌شوند. رسوب پاششی روشی برای رسوب لایه های نازک با کندوپاش است که شامل فرسایش مواد از یک منبع "هدف" بر روی "زیر لایه" است.

اتم های پراکنده شده به فاز گاز پرتاب می شوند اما در حالت تعادل ترمودینامیکی خود نیستند و تمایل دارند روی تمام سطوح در محفظه خلاء رسوب کنند. زیرلایه ای (مانند ویفر) که در محفظه قرار می گیرد با یک لایه نازک پوشیده می شود. رسوب کندوپاش معمولاً از پلاسمای آرگون استفاده می کند زیرا آرگون، یک گاز نجیب است و با ماده مورد نظر واکنش نشان نمی دهد. خلاء مورد نیاز این سیستم توسط یک پمپ خلاء Edward 12 و یک پمپ دیفیوژن تامین می شود.

4-      سیستم تبخیر حرارتی

تبخیر حرارتی یک روش رایج برای رسوب فیزیکی بخار (PVD) است. این یکی از ساده‌ترین اشکال PVD است و و در این سیستم از یک منبع حرارتی مقاوم برای تبخیر یک ماده جامد در محیط خلاء برای تشکیل یک لایه نازک استفاده میشود. این ماده در یک محفظه خلاء بالا گرم می شود تا زمانی که فشار بخار تولید شود. خلاء مورد نیاز این سیستم توسط یک پمپ خلاء Edward 12 و یک پمپ دیفیوژن تامین می شود.

 

5-      مولتی متر دقت بالا Time Electronics 5075

یک مولتی متر دیجیتال رومیزی که عملکرد و دقت بالا را با عملکرد ساده ترکیب می کند. 5075 از نانو ولت تا 10 کیلو ولت، از پیکوآمپر تا 30 آمپر، از نانو اهم تا 1 گیگا اهم و از پیکوفاراد تا 300 میکروفاراد اندازه گیری می کند.

برای کاربرانی که به یک مولتی متر مقرون به صرفه با عملکردهای متعدد و وضوح و دقت استثنایی تا 7.5 رقم نیاز دارند ایده آل است. این باعث می شود 5075 یک راه حل همه کاره برای کالیبراسیون و تأیید آزمایشگاهی باشد. ·

 

۴- طرح­های پژوهشی/پروژه های صنعتی (انجام شده / در حال اجرا):

• طراحی و ساخت سلولهای خورشیدی بهینه با فناوری سیلیکون آمورف ,   عبدالنبی کوثریان : مجری مسئول

• Fabrication of a high vaccuum reactor for deposition of semiconductor materials   , عبدالنبی کوثریان : مجری مسئول

• ساخت آزمایشی محفظه خلا بالا با کیفیت رسوب نیمه هادی ,   عبدالنبی کوثریان : مجری مسئول

 

۵- دانشجویان آزمایشگاه و عنوان پایان نامه‌ها / رساله‌ها:

https://rms.scu.ac.ir/Public/Faculty/CVTeacher.aspx?PersonID=4-1376131&CultureID=1#activity-5

 

۶- انتشارات علمی:

·         مقالات چاپ شده در نشریات:

https://rms.scu.ac.ir/Public/Faculty/CVTeacher.aspx?PersonID=4-1376131&CultureID=1#activity-6

·         مقالات ارائه شده در همایش ها:

https://rms.scu.ac.ir/Public/Faculty/CVTeacher.aspx?PersonID=4-1376131&CultureID=1#activity-13

 

۷- اطلاعات تماس:

·         تلفن:  ۰۶۱۳۳۲۲۶۷۸۲ (دفتر گروه برق)

 

- تصاویر آزمایشگاه: