SiNx:Tb3+–Yb3+, an efficient down-conversion layer compatible with a silicon solar cell process

Autor: Fabrice Gourbilleau, Patrizio Benzo, Lucile Dumont, David C. Ingram, Marzia Carrada, Wojciech M. Jadwisienczak, Christophe Labbé, Julien Cardin, A. L. Richard
Přispěvatelé: Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nano-Optique et Nanomatériaux pour l'optique (CEMES-NeO), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Ohio University, ANR-13-BS09-0020,GENESE,Gestion de la lumièrE pour la future géNération de cEllules SolairEs(2013), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
Ytterbium
Materials science
Silicon
Annealing (metallurgy)
Down-conversion
rare earth
Analytical chemistry
FOS: Physical sciences
chemistry.chemical_element
Terbium
Nanotechnology
02 engineering and technology
Nitride
silicon solar cell
7. Clean energy
01 natural sciences
Ion
[SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
0103 physical sciences
Power density
010302 applied physics
Condensed Matter - Materials Science
[PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics]
Renewable Energy
Sustainability and the Environment
Materials Science (cond-mat.mtrl-sci)
021001 nanoscience & nanotechnology
Microstructure
Surfaces
Coatings and Films
Electronic
Optical and Magnetic Materials
SiN x matrix
chemistry
[PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
[SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic
0210 nano-technology
Optics (physics.optics)
Physics - Optics
Zdroj: Solar Energy Materials and Solar Cells
Solar Energy Materials and Solar Cells, Elsevier, 2016, 145 (2), ⟨10.1016/j.solmat.2015.09.031⟩
Solar Energy Materials and Solar Cells, 2016, 145 (2), ⟨10.1016/j.solmat.2015.09.031⟩
ISSN: 0927-0248
Popis: SiN x : Tb 3+-Yb 3+, an efficient down-conversion layer compatible with silicon solar cell process Abstract Tb 3+-Yb 3+ co-doped SiN x down-conversion layers compatible with silicon Photovoltaic Technology were prepared by reactive magnetron co-sputtering. Efficient sensitization of Tb 3+ ions through a SiN x host matrix and cooperative energy transfer between Tb 3+ and Yb 3+ ions were evidenced as driving mechanisms of the down-conversion process. In this paper, the film composition and microstructure are investigated alongside their optical properties, with the aim of maximizing the rare earth ions incorporation and emission efficiency. An optimized layer achieving the highest Yb 3+ emission intensity was obtained by reactive magnetron co-sputtering in a nitride rich atmosphere for 1.2 W/cm${}^2$ and 0.15 W/cm${}^2$ power density applied on the Tb and Yb targets, respectively. It was determined that depositing at 200 {\textdegree}C and annealing at 850 {\textdegree}C leads to comparable Yb 3+ emission intensity than depositing at 500 {\textdegree}C and annealing at 600 {\textdegree}C, which is promising for applications toward silicon solar cells.
Solar Energy Materials and Solar Cells, Elsevier, 2015
Databáze: OpenAIRE
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