Pracownia półprzewodników potrójnych
Gmach Mechatroniki, ul. Św. A. Boboli 8, 02-525 Warszawa
SKŁAD
dr inż. Paweł Zabierowski, tel.: 234 8675, pok.708, zabier(na)if.pw.edu.pl - kierownik
prof. dr hab. Rajmund Bacewicz, tel.: 234 8227, pok.325, bacewicz(na)if.pw.edu.pl
prof. dr hab.Małgorzata Igalson, tel.:234 8628, pok.325, igalson(na)if.pw.edu.plmgr inż. Andrzej Kubiaczyk, tel.: 234 8231, pok.326, kuba(na)mech.pw.edu.pldr inż. Marek Pawłowski, tel.: 234 5838, pok. 4 GF, marpawlo(na)if.pw.edu.pl
dr inż. Marek Maciaszek, tel.: 234 8231, pok.326,
maciaszek(na)if.pw.edu.pl dr inż. Aleksander Urbaniak, tel.: 234 8214, pok. 322,
aleksander.urbaniak(na)if.pw.edu.pl dr inż. Paweł Zabierowski, tel.: 234 8231, pok.326, zabier(na)if.pw.edu.plDoktoranci:Karolina Macielak, mgr inż., tel.: 234 8675, pok. 315,
kmacielak(na)if.pw.edu.plKonrad Wiśniewski, mgr inż., tel.: 234 8675, pok 315, wisniewski(na)if.pw.edu.pl
Aniela Czudek, mgr inż. tel.: 234 8214, pok. 322
TEMATYKA BADAWCZA
Właściwości półprzewodników potrójnych grupy AIBIIICVI2
i ogniw słonecznych na bazie Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS)W obszarze zainteresowań Pracowni znajdują się następujące zagadnienia:
-
Struktura atomowa i elektronowa oraz dynamika sieci półprzewodników potrójnych
-
Elektryczne i opto-elektroniczne własności ogniw słonecznych CIGS
-
Fizyka defektów w materiałach CIGS
Tematyka naszych badań ma ścisły związek z fotowoltaiką – dziedziną, która jest obecnie jednym z priorytetów badawczych w programie Unii Europejskiej. Czynione są wysiłki, aby ciężkie i materiałochłonne krzemowe ogniwa słoneczne zastąpić strukturami cienkowarstwowymi, o nie gorszych parametrach za to mniej energo- i materiałochłonnych w produkcji. Nasze badania, prowadzone w ścisłej współpracy z wiodącymi ośrodkami zajmującymi się rozwijaniem technologii cienkowarstwowych ogniw słonecznych dotyczą tego właśnie obszaru zagadnień.
Koncentrujemy się na badaniu półprzewodników z grupy Cu(In,Ga)(S,Se)2 oraz cienkowarstwowych ogniw słonecznych, w których rolę warstwy absorbującej promieniowanie słoneczne pełnią te właśnie materiały. Struktury CIGS wykazują zadziwiająco dobre parametry fotowoltaiczne, ale mimo postępów w technologii słabo poznane są ich podstawowe własności elektronowe. Stanowią one wdzięczny obiekt badawczy dla fizyków, gdyż wiele interesujących i czasem zaskakujących właściwości ciągle czeka na wyjaśnienie. Nasze metody badawcze takie jak techniki pojemnościowe w przypadku złączy i fotoprądowe dla cienkich warstw pozwalają uzyskiwać cenne dla technologów informacje dotyczące defektów oraz ich wpływu na wydajność ogniw.
Zajmujemy się także analizą mechanizmów transportu i parametrów fotowoltaicznych ogniw słonecznych w relacji do parametrów procesu wytwarzania absorberów i całych struktur. Głównym celem tych prac jest uzyskanie informacji przydatnych w optymalizacji procesów technologicznych.
Prowadzone są także prace nad strukturą atomową i elektronową grupy materiałów Cu2-Zn-IV-VI4, jak również roztworów stałych typu: Cu2ZnSnS4-Cu2ZnSnSe4. Materiały te mogą również znaleźć zastosowanie w fotowoltaice. Stosowane są metody optyczne (absorpcja optyczna, luminescencja, rozpraszanie Ramana), a także badania jest subtelnej struktury rentgenowskich widm absorpcji z wykorzystaniem promieniowania .synchrotronowego (XANES i EXAFS).
.
METODY BADAWCZE
Materiał półprzewodnikowe
- Metody optyczne: absorpcja promieniowania synchrotronowego (XANES, EXAFS)
- Fotoluminescencja
- Spektroskopia Ramana
- Spektroskopia fotoprzewodnictwa:
- MPC (modulated photocurrents) - PITS (photoinduced transient current spectroscopy) |
Struktury półprzewodnikowe
- Charakterystyki prądowo-napięciowe i pojemnościowo-napięciowe
- Różne warianty spektroskopii głębokich poziomów DLTS (reverse pulse DLTS, optical DLTS, Laplace-DLTS)
- Spektroskopia admitancyjna
|
NAJWAŻNIEJSZE OSIĄGNIĘCIA
- Odkrycie zjawisk metastabilnych związanych z defektami w materiałach i ogniwach CIGS
- Stworzenie modelu wiążącego metastabilne defekty w absorberach CIGS z wydajnością fotowoltaiczną ogniw słonecznych
- Określenie parametrów elektronowych defektów samoistnych w CuGaSe2 i CuInSe2 z wykorzystaniem komplementarnych technik badawczych: pojemnościowych w złączach i fotoprądowych w poli-krystalicznych i epitaksjalnych cienkich warstwach
- Wyznaczenie korelacji pomiędzy lokalną strukturą atomu domieszki, badaną metodą absorpcji promieniowania rentgenowskiego, a właściwościami elektrycznymi i strukturalnymi w wysoko domieszkowanym GaAs:Te
- Określenie miejsca wbudowywania się atomów manganu w sieci krystaliczne materiałów: GaAs:Mn, CuInS2:Mn, CuAlS2:Mn, CuGaS2:Mn.
- Ustalenie zależności stanów utlenienia żelaza oraz długości wiązań między atomami żelaza oraz atomami siarki od składu materiału dla serii roztworów stałych: Cu2FexZn1-xSnS4 i Cu3-xFexSnS4.
WSPÓŁPRACA
- HASYLAB-DESY, Hamburg
- Instytut Fizyki PAN
- Helmholtz Zentrum Berlin für Materialien und Energie
- Ångström Solar Center, Uppsala University
- Université de Nantes, Francja
- Université de Luxembourg
- Aalto University, Helsinki
- EMPA Dubendorf, ETH-Bereich, Szwajcaria
- Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) Stuttgart
PROJEKTY MIĘDZYNARODOWE2012-2014
Projekt w ramach FP7 MNT ERA-NET “CONtrolled SElenium Pressure Targeting – CONSEPT”, kierownik projektu dr inż. Paweł Zabierowski
2011-2014
Projekt w ramach FP7 IRSES “Development of a new generation of CIGS-based solar cells –
NanoCIS”, kierownik projektu prof nzw. dr hab. Małgorzata Igalson,
2010-2012
Projekt w ramach FP7 “New concepts for high efficiency and low cost in-line manufactured
flexible CIGS solar cells –
hipoCIGS”, kierownik projektu prof nzw. dr hab. Małgorzata Igalson
2008-2011
Projekt specjalny finansowany przez NCBiR - program FP 7 ERA NET-MATERA „Defects in chalcopyrites, advanced characterization –
DECK”, kierownik projektu prof nzw. dr hab. Małgorzata Igalson
2010-2011
Projekt w ramach programu POLONIUM (współpraca między Wydziałem Fizyki PW a Université de Nantes, Institut des Matériaux Jean Rouxel) “Metastabilities in Cu(In,Ga)Se2-based solar cells and modules –
METACIS”, kierownik projektu dr inż. Paweł Zabierowski
PROJEKTY KRAJOWE:2010 -2011
Grant MNiSzW w ramach programu Iuventus Plus „Korelacja pomiędzy lokalną strukturą atomu domieszki badaną metodą absorpcji promieniowania rentgenowskiego, a właściwościami elektrycznymi i strukturalnymi badanych materiałów”, kierownik projektu: dr inż. Anna Pietnoczka
2006-2008
Grant MNiSW „Defekty w półprzewodnikach z rodziny Cu(In,Ga)(Se,S)
2 i ich wpływ na sprawność ogniw słonecznych wykorzystujących te materialy”, kierownik projektu prof nzw. dr hab. Małgorzata Igalson