硫化錫、硫化鎘薄膜的制備及材料性能的研究.pdf

1、太陽能是地球上取之不盡潔凈環(huán)保的能源。人類利用光伏效應(yīng)使太陽能轉(zhuǎn)化為電能以致使太陽能利用領(lǐng)域更加廣闊。本論文中，用化學(xué)水浴法制備了作為太陽電池吸收層材料的硫化錫薄膜。為了改善薄膜性能，將水浴沉積的薄膜分別在空氣和氮氣中進(jìn)行熱處理。對這樣的一些薄膜運用各種測試手段對其結(jié)構(gòu)組成、表面形貌、光學(xué)性能和電學(xué)性能進(jìn)行了表征。對于太陽電池中形成P-N結(jié)所必須的N型窗口的硫化鎘材料的制備分別采用電化學(xué)沉積法和化學(xué)水浴沉積法沉積得到。同樣為了改善硫化鎘

2、性能使之更適合應(yīng)用于太陽電池的窗口層，對它進(jìn)行了熱處理和摻雜，測量并討論這些因素對薄膜性能的影響。本文并試作了CdS/SnS異質(zhì)結(jié)太陽電池，首先在ITO導(dǎo)電玻璃上電沉積得到硫化鎘薄膜，再在其上水浴沉積硫化錫薄膜，并以銦鎵電極為背電極，制備了硫化錫太陽電池，然后對其電學(xué)性能加予了測試，討論了影響太陽電池效率的一些因素。 對薄膜材料和電池的性能測試結(jié)果表明：1)硫化錫為斜方相的多晶結(jié)構(gòu)，電化學(xué)沉積的未經(jīng)熱處理的硫化鎘薄膜為立方相，熱

3、處理后的CdS部分轉(zhuǎn)變?yōu)榱较?。而由化學(xué)水浴法沉積的硫化鎘薄膜的主要晶相為立方相。2)化學(xué)沉積的硫化錫表面比較平整但疏松，空洞較多，呈交織的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。對于化學(xué)水浴沉積的硫化鎘致密的全部覆蓋了玻璃，沒有出現(xiàn)孔和洞的缺陷。增加沉積時間表面出現(xiàn)了團(tuán)聚狀的膠體粒子。而電沉積法制備得到的硫化鎘薄膜均勻致密、表面光滑。3)在相當(dāng)大的光子能量范圍(1.5eV～4.3eV)，硫化錫的吸收系數(shù)在105cm-1以上并隨著光子能量的增加吸收系數(shù)也隨之增加。在

4、吸收邊附近，硫化鎘吸收系數(shù)達(dá)到104cm-1以上。硫化錫薄膜的光學(xué)禁帶寬度Eg=1.5eV，而硫化鎘薄膜的光學(xué)帶隙為2.45eV。4)銀電極能與硫化錫能形成良好的歐姆接觸。若在硫化鎘中摻入適量的雜質(zhì)硼(溶液中摻硼量為10-1)時，金、銀電極也可以形成良好的歐姆接觸。化學(xué)水浴法制備的硫化錫薄膜和硫化鎘薄膜的電導(dǎo)率分別為10-5Ω_·cm-1和10-7Ω-1·cm-1的數(shù)量級。5)以硫化鎘薄膜作為太陽電池的窗口層，硫化錫薄膜太陽電池吸收層初