用高光譜發(fā)光法研究Cu(Inx,Ga1-x)Se2（CIGS）模塊中由P1 引起的功率損耗的成因

Césr Omr Rmírez Quiroz *,Lur-Iselle Dion-Bertrnd ,Christoph J.Brec ,Jochim Müller Ky Orgss

a NICE Solar Energy GmbH,Schwaebisch Hall 74523,Germany

b Photon Etc.Inc.,Montréal,QC H2S 2X3,Canada

c Institute of Materials for Electronics and Energy Technology (i-MEET),Department for Material Science,Friedrich-Alexander-Universit?t Erlangen-Nürnberg (FAU),Erlangen 91058,Germany

d Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy Production,Energy (IEK-11),Forschungszentrum Jülich GmbH,Erlangen 91058,Germany

1.引言

近年來，在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下應(yīng)用的Cu(Inx,Ga1-x)Se2（CIGS）光伏（PV）功率轉(zhuǎn)換效率已大大提高。最新研究顯示，2019年的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)23.4%[1-3]。盡管這些研究令人鼓舞，但這些成果仍然只能在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，如電池到模塊的效率差距[4]所示，高效率模塊的工業(yè)制造明顯更具挑戰(zhàn)性。因此，大型模塊的行業(yè)相關(guān)紀(jì)錄為組件效率達(dá)17.6%（總面積為0.72 m2）[5]。在進(jìn)一步提高模塊效率的不同策略中，可以采用混合或創(chuàng)新的模塊化方案[4]。特別是，為減少電損耗和（或）死區(qū)而設(shè)計(jì)的可替代的圖形幾何結(jié)構(gòu)是文獻(xiàn)[6-12]中廣泛討論的內(nèi)容。在此觀點(diǎn)中，我們專注于CIGS之后和之前的激光燒蝕圖案線。為了更好地理解由不同激光燒蝕工藝所造成的損壞程度，我們使用了高分辨率的高光譜成像儀來研究圖案形成區(qū)域內(nèi)和周圍的光致發(fā)光（PL）情況。先前的研究通過PL觀察了由CIGS激光誘導(dǎo)的損傷情況[13,14]。但是，這些PL研究是通過逐點(diǎn)測量例行程序完成的，其最佳空間分辨率為20 μm。此外，局部激勵(lì)分析的缺點(diǎn)是在遠(yuǎn)離激勵(lì)點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電荷載流子的傳輸。所以，需要在不同于預(yù)期條件的情況下使用太陽能電池的標(biāo)準(zhǔn)操作進(jìn)行測量。這對(duì)測量準(zhǔn)確性造成了影響。本文對(duì)使用空間分辨高光譜PL成像技術(shù)進(jìn)行模塊互連的不同P1圖案線策略進(jìn)行深入分析。高光譜成像儀在觀察區(qū)域的均勻照明下運(yùn)行，這可以在接近工作條件的狀態(tài)下表征電池。

2.材料和方法

2.1.樣本制備

本研究使用的樣品由NICE Solar Energy GmbH（德國）的創(chuàng)新生產(chǎn)線制造。為進(jìn)行此項(xiàng)研究而制作的樣品包括以下層序：鈉鈣玻璃（3 mm）、鉬（400 nm）和CIGS層（2～3 μm）。吸收體材料沉積后，所有樣品均具有50～70 nm的CdS緩沖層以及40～60 nm的本征ZnO，以防止表面降解。在獲取PL之前，用校準(zhǔn)為1個(gè)太陽輻照度的人造日光源系統(tǒng)將樣品照射2 h。后一步驟是為了避免產(chǎn)生任何亞穩(wěn)效應(yīng)[15,16]。

2.2.圖案線

在NICE Solar Energy的創(chuàng)新生產(chǎn)線中，在標(biāo)準(zhǔn)條件下通過激光燒蝕形成GIGS材料沉積前的P1圖案線。對(duì)于有光學(xué)孔徑的加工過程，我們使用波長為532 nm的光源，以12 ps脈沖激光在50 kHz和15 μJ下形成位于沉積CIGS、CdS和i:ZnO層之后的激光圖案線。利用5 mm的孔徑減少熱致?lián)p傷。對(duì)于沒有光學(xué)孔徑的加工過程，燒蝕線是通過532 nm、0.5 ns的激光在20 kHz和68 μJ工作條件下形成的。需指出的是，我們沒有考慮來自兩個(gè)激光過程的激光脈沖頻率和激光脈沖能量的差異。我們假定這兩個(gè)過程都在具有相似損壞區(qū)域和功能的操作窗口內(nèi)進(jìn)行[17]。

2.3.高光譜成像

高光譜成像儀（IMA，加拿大Photon Etc.公司）由與連續(xù)波（CW）激光耦合的光學(xué)顯微鏡、寬帶照明源和基于體布拉格光柵（VBG）的高光譜濾光片組成。該系統(tǒng)在400～1000 nm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。IMA提供了光譜和空間分辨的發(fā)光、反射和透射圖像，光譜分辨率小于2 nm，空間分辨率約為1 μm（受衍射限制）。用532 nm激光均勻激發(fā)CIGS模塊，并使用硅基電池耦合器件（Si CCD）相機(jī)獲取光學(xué)和PL圖像。

VBG是由光折射和熱折射（PTR）玻璃制成的衍射光柵，它可在整個(gè)體積分布內(nèi)進(jìn)行周期性的折射率調(diào)節(jié)。Photon Etc.公司的高光譜顯微鏡利用VBG從多色入射光束中提取一小段波長的帶寬。為了選擇特定的衍射波長，需調(diào)整濾光片的角度以滿足布拉格條件：λB=2n0Λcos（θ+φ），其中，λB是衍射波長，n0是PTR玻璃的折射率，Λ是光柵的周期，θ是入射光與法線之間的夾角，φ是布拉格平面的傾斜度。對(duì)于本研究中使用的透射光柵，φ=π/2，布拉格條件變?yōu)棣薆=2n0Λsinθ。引導(dǎo)光柵角度的機(jī)械調(diào)諧可掃描數(shù)百納米的輸出波長[17,18]。

布拉格光柵技術(shù)專為全局成像而設(shè)計(jì)，它允許在顯微鏡下逐個(gè)波長地采集來自整個(gè)視野的信號(hào)。而常規(guī)的PL成像設(shè)置基于逐點(diǎn)掃描或線掃描技術(shù)，其中需要重建圖像。使用此成像技術(shù)，僅能照亮樣品的一小部分（通過共焦逐點(diǎn)掃描約1 μm2），而使周圍區(qū)域處于黑暗，并使載流子向這些區(qū)域橫向擴(kuò)散。全局照明避免了由于局部照明而導(dǎo)致的載流子重組。使用整體成像產(chǎn)生的等電位可防止電荷向較暗區(qū)域擴(kuò)散。用于全局成像模式的均勻照明使在現(xiàn)實(shí)條件下（低至1個(gè)等效太陽功率密度）進(jìn)行PL實(shí)驗(yàn)成為可能。儀器的激發(fā)強(qiáng)度波動(dòng)預(yù)計(jì)將高達(dá)13%。激發(fā)輻照度的變化將使PL發(fā)射成比例的變化，從而使這種效應(yīng)易于識(shí)別。此外，借助儀器軟件將這些影響降至最低。

3.結(jié)果與討論

3.1.在標(biāo)準(zhǔn)P1 激光圖案線上觀察異常的光發(fā)射

圖1.標(biāo)準(zhǔn)P1激光圖案線的異常光電發(fā)射觀測。（a）P1和P2（底部）消融線（頂部）的光學(xué)顯微照片，以及從在同一位置（底部）捕獲的高光譜顯微照片中提取的PL強(qiáng)度圖；（b）P1和P2圖案線（頂部）的單色PL（在980 nm處）圖像，以及對(duì)P1和P2（底部）上的PL線輪廓（在980 nm處）的統(tǒng)計(jì)分析，顯示了P1邊緣PL效應(yīng)的程度（僅顯示具有代表性輪廓的數(shù)據(jù)，對(duì)所有25個(gè)輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理）。FWHM：半峰全寬。

圖1（a）顯示了在CIGS沉積之前在P1圖案線和P2激光圖案線的同一點(diǎn)上捕獲的光學(xué)和PL顯微照片之間的對(duì)比情況。同預(yù)想的一樣，P2激光凹槽周圍的金屬區(qū)域沒有PL發(fā)射[19-21]。關(guān)于CIGS材料在P1消融線上方的PL空間均勻性特征，我們觀察到了不同的情況。與光學(xué)顯微照片相反，PL譜圖沿著下面的P1凹槽的輪廓使發(fā)射強(qiáng)度降低。為了更仔細(xì)地觀察沿著P1凹槽的PL行為（以下稱為P1邊緣PL效應(yīng)），我們提取了25個(gè)PL強(qiáng)度分布圖，在圖1（b）中進(jìn)行顯示。P1凹槽輪廓處的強(qiáng)烈的光電發(fā)射猝滅效應(yīng)再次得到驗(yàn)證。當(dāng)比較從CIGS材料不同區(qū)域提取的PL光譜時(shí)，我們進(jìn)一步觀察到PL能帶結(jié)構(gòu)沒有變化，表明在消融區(qū)域沒有與P1邊緣PL效應(yīng)相關(guān)的成分變化[圖2（a）、（b）]。關(guān)于P1凹槽邊緣的強(qiáng)度變化，一方面，觀察到P1邊緣PL效應(yīng)能對(duì)CIGS（主要是在鉬槽的邊緣）從頂部到底部的分流路徑做出解釋。另一方面，在同一邊緣上發(fā)生的CIGS層厚度的變化將同樣解釋了P1邊緣PL效應(yīng)。為了闡明后者是造成P1邊緣PL效應(yīng)的潛在原因，我們將掃描電子顯微鏡（SEM）橫截面聚焦在P1凹槽的邊緣[圖2（c）]。由于PL顯微照片的高分辨率，我們可以輕松測量PL-P1邊緣效應(yīng)的程度，在該處我們觀察到半峰全寬（FWHM）約為4.6 μm。從SEM橫截面中可以很容易地得出，由于下面鉬層的存在，P1邊緣PL效應(yīng)的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過CIGS吸收材料階躍的程度。當(dāng)考慮鉬層的側(cè)壁（厚度約為400 nm）時(shí)，載流子提取面積的增加幾乎不能解釋30%的光電發(fā)射猝滅效應(yīng)擴(kuò)展到約4.6 μm的現(xiàn)象。

為了使在工作的CIGS模塊背景下觀察到的PL信號(hào)合理化，我們在下文回顧了一些有關(guān)當(dāng)前生成機(jī)制的一些討論?？蓪⒋?lián)連接的CIGS模塊的機(jī)械操作歸結(jié)為四個(gè)不同的事件：①光吸收后產(chǎn)生自由電子-空穴對(duì)；②電荷載流子的分離；③有效的提取給定子電池n內(nèi)產(chǎn)生的電荷載流子至串聯(lián)連接的模塊電路（通過P2電性連接的子電池）；④通過頂部半導(dǎo)體（ZnO:Al）與底部金屬觸點(diǎn)之間的有效歐姆接觸，利用P2圖案線使載流子（電子和空穴）完全重組。在這張簡化圖中，我們可以將P1的電損耗視為電子或空穴的滲流路徑，即：①穿過P1（子電池到子電池）或②在P1圖案線內(nèi)或周圍穿過CIGS材料（從頂部到底部）。例如，靠近P1凹槽的重組中心密度的增加將使空間電荷區(qū)（SCR）和準(zhǔn)中性區(qū)（QNR）產(chǎn)生位移。相同情況下，在P1凹槽或附近的CIGS晶界的破壞發(fā)生率較高，這將打開潛在的分流滲流路徑或重組中心。最后兩個(gè)將會(huì)對(duì)SCR和QNR產(chǎn)生的位移提供補(bǔ)償。不管潛在的機(jī)制如何，可以預(yù)期P1誘導(dǎo)的能量損失路徑將會(huì)使P1凹槽附近或內(nèi)部的載流子數(shù)量產(chǎn)生變化，從而損害太陽能電池的功能。然后假設(shè)所有P1圖案線上的P1引起的累積功率損耗效應(yīng)有助于總分流電阻[4,12]。如果確實(shí)發(fā)生這些變化，則它們應(yīng)在CIGS光激發(fā)態(tài)的穩(wěn)態(tài)空間演化中得到反映，因此應(yīng)通過PL猝滅效率的空間均勻性變化來觀察這些變化。

總體而言，在標(biāo)準(zhǔn)P1凹槽邊緣處出現(xiàn)急劇的光電發(fā)射猝滅效應(yīng)（或P1邊緣PL效應(yīng)），意味著出現(xiàn)了高濃度的重組中心或電荷載流子分流滲流路徑的增加。基于這種情況，我們的研究支持了從頂部到底部的寄生電氣通道，這個(gè)寄生電氣通道是導(dǎo)致P1引起的能量損失的主要因素。盡管通過研究結(jié)果能更好地理解這些電損耗的來源，但需要強(qiáng)調(diào)的是，還需要采用不受空間分辨率限制的替代或改進(jìn)技術(shù)來探究這些發(fā)現(xiàn)。例如，設(shè)備上的高光譜電致發(fā)光成像會(huì)顯示P1邊緣PL效應(yīng)對(duì)整個(gè)電池或模塊動(dòng)態(tài)的影響。此外，我們可以根據(jù)整個(gè)薄膜上的CIGS組成梯度、界面層或沉積后處理較容易地預(yù)測動(dòng)態(tài)變化。

3.2.CIGS 激光刻線后P1 的激光損傷

3.2.1.與孔徑無關(guān)的短程熱效應(yīng)

圖3（a）～（d）為CIGS沉積后的兩條P1燒蝕線的高光譜PL圖像以及數(shù)字光學(xué)顯微照片，其中使用和不使用孔徑的P1燒蝕線分別被稱為P1-A和P1-NA。在這兩種情況下，第一個(gè)可觀察到的特點(diǎn)是，當(dāng)與PL發(fā)射槽相比時(shí)，通過去除CIGS材料所劃定的凹槽在寬度上有所不同。PL凹槽的寬度明顯更大。為了量化與PL非激活的圖案線相鄰區(qū)域的重要性，我們對(duì)兩個(gè)圖像進(jìn)行了轉(zhuǎn)置和比較[圖3（a）～（d），下面部分]。通過鉬和CIGS之間的強(qiáng)烈對(duì)比，可以很容易地從光學(xué)圖像中確定CIGS材料的缺失界限。相反，對(duì)于PL死區(qū)的界限，我們考慮了最大計(jì)數(shù)點(diǎn)980 nm處的PL發(fā)射強(qiáng)度。因此，當(dāng)光電發(fā)射超過所有參考活性區(qū)域在980 nm處的平均發(fā)射強(qiáng)度的50%時(shí)，PL開始繪制相應(yīng)的區(qū)域。通過去除CIGS材料繪制的P1線的最大寬度對(duì)于P1-NA和P1-A來說分別約為84 μm和42 μm。為了測量PL圖像繪制的燒蝕凹槽的最大寬度，我們分析了每種情況下總共65個(gè)水平PL強(qiáng)度曲線。其中一些圖像顯示在圖4（b）和圖5（b）中。對(duì)于P1-NA，最大PL凹槽寬度約為95 μm，對(duì)于P1-A，約為50 μm。光學(xué)圖像和PL發(fā)射圖像的直接比較結(jié)果如圖3（e）、（f）所示，我們可以確定P1-NA和P1-A的最大增加值分別約為7.2 μm和8.7 μm。由于此效應(yīng)僅在小范圍內(nèi)（5～10 μm），因此在下文中，我們將其稱為短程熱效應(yīng)或“SR熱效應(yīng)”。要強(qiáng)調(diào)的是，我們對(duì)“SR熱效應(yīng)”的觀察與激光束中對(duì)光學(xué)孔徑的利用無關(guān)。

圖3.觀察與孔徑無關(guān)的、激光誘導(dǎo)的短程熱效應(yīng)。（a、b）CIGS圖案線后使用（a）和不使用（b）激光束光路光學(xué)孔徑的情況下P1的光學(xué)顯微照片。（c、d）相應(yīng)的單色PL顯微照片。下部突出顯示了由光學(xué)和光電發(fā)射顯微照片繪制的區(qū)域。（e、f）從PL死區(qū)減去CIGS去除區(qū)域時(shí)觀察到的短程熱效應(yīng)：（e）有孔徑；（f）沒有孔徑。所有最大寬度都是近似值。

輻射復(fù)合的完全且突然的耗盡可能表明其化學(xué)成分有巨大的變化或產(chǎn)生有效相變。由于“SR熱效應(yīng)”的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了光生電荷載流子的傳播距離，因此可以很容易地知道“SR熱效應(yīng)”中的CIGS區(qū)域不再具有光活性。作為參考，Brown等[22]報(bào)道了通過電子束感應(yīng)電流（EBIC）的方法得到少數(shù)載流子擴(kuò)散長度L為0.30～0.52 μm。相應(yīng)地，Delamarre等[23]使用帶寬可調(diào)諧激光器的光束感應(yīng)電流（LBIC）裝置，映射出載流子擴(kuò)散長度為1.09 μm（標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.10 mm）。上述結(jié)果可以通過以下事實(shí)進(jìn)一步合理化：CIGS的部分損壞不會(huì)完全耗盡輻射復(fù)合，只會(huì)使其衰減。熱誘導(dǎo)缺陷的逐漸增加將通過非輻射能量耗散途徑（如熱輻射或紅外輻射）逐漸抑制輻射復(fù)合。在這方面，Schultz等[14]也報(bào)道了在短距離范圍內(nèi)激光誘導(dǎo)位于圖案線邊緣的CIGS成分的變化。借助能量色散X射線光譜學(xué)（EDX）、原子力顯微鏡（AFM）和導(dǎo)電原子力顯微鏡（c-AFM），他們發(fā)現(xiàn)這種成分變化源于電導(dǎo)率局部的急劇增加。與我們的情況類似，后來同組人員[24]也報(bào)道了激光誘導(dǎo)對(duì)CIGS層的損傷，并且表示這些損傷也不能通過簡單的光學(xué)檢查檢測到。CIGS的熱分解是文獻(xiàn)[14,19,24,25]中廣泛研究的主題，通常歸因于部分元素成分的減少，這些元素成分汽化、熔化或擴(kuò)散所需的能量較少[14,26]。這樣，當(dāng)只考慮汽化焓時(shí)，銅（Cu）往往會(huì)在CIGS材料中停留更長時(shí)間。在“SR熱效應(yīng)”內(nèi)，富銅CIGS的確認(rèn)可以解釋圖3（e）、（f）中觀察到的差異。同樣，與P1激光燒蝕線相鄰的富銅CIGS相將是P1引起功率損耗的重要來源。

總之，我們報(bào)道了激光燒蝕過程中存在的“SR熱效應(yīng)”。據(jù)我們所知，這是第一次在高分辨率下觀察和記錄的短程效應(yīng)。如上所述，這種效應(yīng)與光學(xué)孔徑的利用無關(guān)。最后的觀察結(jié)果特別重要，因?yàn)樗沂玖恕癝R熱效應(yīng)”是燒蝕過程本身固有的特性。這表明“SR熱效應(yīng)”與激光器的光束輪廓無關(guān)。因此，當(dāng)使用具有相似速度和功率的激光器時(shí)，其他光束成形策略將無法防止可能源于“SR熱效應(yīng)”的電分流。

3.2.2.與孔徑有關(guān)的長程熱效應(yīng)

圖4.激光誘導(dǎo)的長程熱效應(yīng)的觀察——沒有孔徑。（a）CIGS/CdS/i:ZnO圖案線后P1的PL單色顯微照片；（b）選定的強(qiáng)度分布圖，其中紅色標(biāo)記代表它們在y方向的位置；（c）在選定區(qū)域集成的標(biāo)準(zhǔn)化的PL強(qiáng)度；（d、e）在消融線的左側(cè)（d）和右側(cè)（e）進(jìn)行PL光譜分析。參考光譜用實(shí)灰色線表示，并從遠(yuǎn)離任何圖案線的部分提取。

下一步是分析更長范圍內(nèi)激光引起的PL變化。為此，我們在使用和不使用光學(xué)孔徑的兩種情況下，對(duì)激光燒蝕過程中的高光譜PL圖像進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。圖6以圖形方式總結(jié)了通過從燒蝕區(qū)域兩側(cè)的選定距離處提取單個(gè)光譜所進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析。分析結(jié)果如圖4和圖5所示。為了更全面地評(píng)估激光對(duì)CIGS材料的損傷，對(duì)其成分變化進(jìn)行監(jiān)測是非常重要的。最近，Parravicini等[27]報(bào)道了當(dāng)PL光譜被解卷積為其各個(gè)分量時(shí)，[Ga]/([Ga]+[In])比（GGI）成分與PL發(fā)射光譜的直接相關(guān)性。然后這種直接相關(guān)性經(jīng)由理論模擬和高分辨率深度二次離子質(zhì)譜（SIMS）分析得以證實(shí)。

基于這些發(fā)現(xiàn)，我們推斷可以通過比較不同的PL光譜帶結(jié)構(gòu)（當(dāng)被具有更高發(fā)射計(jì)數(shù)的波長歸一化時(shí)）來檢測組成變化。從圖4（c）和圖5（c）可以看出，在P1-NA和P1-A的P1燒蝕線附近沒有激光誘導(dǎo)的成分變化。當(dāng)只關(guān)注PL強(qiáng)度時(shí)，可以立即識(shí)別出兩個(gè)過程之間的差異。而不使用孔徑（P1-NA）時(shí)，PL在前2 μm內(nèi)減少了近60%。當(dāng)距離燒蝕邊緣約32 μm時(shí)，PL強(qiáng)度逐漸恢復(fù)正常（參考區(qū)）。當(dāng)使用光學(xué)孔徑（P1-A）時(shí)，這種情況發(fā)生了根本變化，我們觀察到PL強(qiáng)度的變化幾乎可以忽略不計(jì)。PL發(fā)射的減少將反映重組中心濃度的增加，從而導(dǎo)致非輻射弛豫路徑。然而，這些重組中心不涉及組成成分的變化，原因是我們沒有觀察到PL能帶結(jié)構(gòu)的變化。長程熱效應(yīng)（“LR熱效應(yīng)”）缺陷的存在，可能會(huì)給器件性能造成不利影響。但是，由于存在高導(dǎo)電性材料，因此預(yù)計(jì)“SR熱效應(yīng)”的影響會(huì)更大。在“SR熱效應(yīng)”中，上電極和下電極之間存在直接電性連接的可能性，而在“LR熱效應(yīng)”中，重組中心的增加有利于載流子通過非輻射路徑進(jìn)行復(fù)合。

圖5.激光誘導(dǎo)的長程熱效應(yīng)的觀察——有孔徑。（a）CIGS/CdS/i:ZnO圖案線后P1的PL單色顯微照片；（b）選定的強(qiáng)度分布圖，其中紅色標(biāo)記代表它們在y方向的位置；（c）在選定區(qū)域集成的標(biāo)準(zhǔn)化的PL強(qiáng)度；（d、e）在消融線的左側(cè)（d）和右側(cè)（e）進(jìn)行PL光譜分析。參考光譜用實(shí)灰色線表示，并從遠(yuǎn)離任何圖案線的部分提取。

圖6.長程熱效應(yīng)觀測說明。（a）CIGS/CdS/i:ZnO圖案線后P1的單色PL顯微照片，顯示連續(xù)區(qū)域的2 μm步長。步長從光電發(fā)射繪制的消融邊緣開始，在光電發(fā)射強(qiáng)度與參考區(qū)域相當(dāng)時(shí)停止。（b）平均光譜。

4.結(jié)論

在本文中，我們證明了高分辨率映射光致發(fā)光是選擇和優(yōu)化用于CIGS模塊上的子電池圖案化互連的激光燒蝕工藝的強(qiáng)大工具。第一步，我們分析了CIGS材料沉積之前的標(biāo)準(zhǔn)P1圖案線，并且報(bào)道了在鉬圖案線邊緣觀察到異常的PL淬火行為。我們進(jìn)一步報(bào)道，這種效應(yīng)導(dǎo)致PL強(qiáng)度降低了大約30%，并且沒有在PL光譜中引入任何新的譜帶。后者排除了任何成分的變化。我們注意到，這一觀察是史無前例的，并為互連設(shè)計(jì)帶來了新的見解，使其免于P1圖案線引起的寄生電氣通道。我們進(jìn)一步分析了CIGS沉積后兩個(gè)相似的P1激光燒蝕過程，并研究了光學(xué)孔徑對(duì)過程的影響。我們報(bào)道了激光燒蝕過程固有的且與光學(xué)孔徑的使用無關(guān)的“SR熱效應(yīng)”（約9 μm寬）。在“SR熱效應(yīng)”中，CIGS材料完全不具有PL活性，顯示出高度的金屬特性。此外，我們還證實(shí)了激光造成的遠(yuǎn)距離損害（約32 μm寬）的存在。利用光學(xué)孔徑可以預(yù)防這種影響。在“LR熱效應(yīng)”中，我們觀察到PL強(qiáng)度降低了60%，而成分沒有變化。PL的變化揭示了重組中心密度的增加，這使得無輻射復(fù)合成為可能。未來的工作應(yīng)該包括在不同幾何形狀的PL成像和電致發(fā)光（EL）之間進(jìn)行直接比較。對(duì)同一顯微鏡硬件進(jìn)行簡單調(diào)整就可以將其用于觀察成品設(shè)備上的EL。如果通過EL、PL和互補(bǔ)的熱成像研究來證實(shí)這些獨(dú)特的與P1相關(guān)的功率損耗機(jī)制，那我們將能夠獲得標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)以及其他替代方法（如P1填充或單步互連）中P1引起的寄生電損耗背后的變量和幅度的完整圖像。

Acknowledgements

César Omar Ramírez Quiroz would like to acknowledge Dr.Thomas Heumüller and Dr.Andres Osvet,for helpful discussions,and their introduction to the utilized instrumentation.Similarly,César Omar Ramírez Quiroz would like to acknowledge Dr.Erwin Lotter,Dr.Martin Wilhelm,and Philipp Koeder for their helpful discussions and assistance on the preparation of the samples.Christoph J.Brabec acknowledges financial support from the DFG research training group GRK 1896 at Erlangen University and from the Joint Project Helmholtz-Institute Erlangen-Nürnberg(HI-ERN) for Renewable Energy Production under Project DBF01253,respectively.Christoph J.Brabec acknowledges the financial support through the“Aufbruch Bayern”initiative of the state of Bavaria (EnCN and Solar Factory of the Future) and the ‘‘Solar Factory of the Future”with the Energy Campus Nürnberg (EnCN).

Compliance with ethics guidelines

César Omar Ramírez Quiroz,Laura-Isabelle Dion-Bertrand,Christoph J.Brabec,Joachim Müller,and Kay Orgassa declare that they have no conflict of interest or financial conflicts to disclose.