CdS、Cu-,x-Te薄膜的制備、表征和應(yīng)用.pdf

1、CdTe多晶薄膜太陽電池以其轉(zhuǎn)換效率高、制作成本低和易于產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)，引起了人們的廣泛關(guān)注，并成為國內(nèi)外薄膜太陽電池研究的熱點(diǎn)之一。目前，碲化鎘太陽電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到16.5％，。國內(nèi)小面積太陽電池達(dá)到13.38％，并已建成0.3兆瓦的生產(chǎn)線。隨著產(chǎn)業(yè)化步伐的加快，面向產(chǎn)業(yè)化的研究也更加深入。對于碲化鎘太陽電池，窗口層和背接觸層的制備是兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，本文擬以這兩層為目標(biāo)進(jìn)行研究，其研究成果期望能為產(chǎn)業(yè)化提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 研究工作分

2、為兩個方面，一是窗口層CdS多晶薄膜的近空間升華法制備技術(shù)、性質(zhì)表征及應(yīng)用；一是背接觸層CuxTe薄膜的真空蒸發(fā)法制備、性質(zhì)表征及應(yīng)用。具體內(nèi)容如下： 1．對CdS多晶薄膜的近空間升華法制備技術(shù)中的沉積條件進(jìn)行摸索，系統(tǒng)研究了沉積條件對薄膜的結(jié)構(gòu)、成分、形貌和光學(xué)性質(zhì)等的影響，發(fā)現(xiàn)用近空間升華法制備的CdS多晶薄膜富S，隨著沉積氣氛中氧含量的增加，CdS有趨于理想化學(xué)配比的趨勢；系統(tǒng)研究了退火條件對薄膜結(jié)構(gòu)、形貌及光電學(xué)性質(zhì)的影

3、響，建立了退火條件與薄膜性質(zhì)的關(guān)系。 2．系統(tǒng)研究了真空蒸發(fā)法制備的Cu<,x>Te薄膜的結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)剛沉積的薄膜非晶結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位，只有部分較低x值的Cu<,x>Te薄膜出現(xiàn)多晶相的衍射峰。系統(tǒng)研究了退火條件對Cu<,x>Te薄膜結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)對不同的x值，退火后的Cu<,x>Te薄膜的結(jié)構(gòu)有不同程度的變化，其中當(dāng)x值為0.99與1.25時，薄膜的結(jié)構(gòu)由非晶向多晶的轉(zhuǎn)變較為明顯，結(jié)晶度較高，說明較小x值的薄膜晶化溫度

4、較低，而較高x值的Cu<,x>Te薄膜的晶化溫度較高。 3、CdS薄膜的應(yīng)用方面，研究了CdS薄膜的退火條件以及CdS薄膜的厚度對CdS/CdTe異質(zhì)結(jié)太陽電池性能的影響，發(fā)現(xiàn)退火溫度在350～420℃范圍內(nèi)時，CdS薄膜的退火過程有利于減小電池的暗飽和電流密度和二極管理想因子。其中，暗飽和電流密度均減小約1個數(shù)量級，在385℃退火時，二極管理想因子較小。因此，退火過程有利于降低器件的暗電流，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。 4、C

5、u<,x>Te薄膜的應(yīng)用方面，研究了Cu<,x>Te薄膜插入層對太陽電池性能的影響。發(fā)現(xiàn)Cu<,x>Te層的引入有利于消除Roll over現(xiàn)象，改善Au與CdTe之間的接觸。當(dāng)x值為1.44時，有Cu<,x>Te層的CdTe太陽電池，二極管理想因子和暗飽和電流密度較低， CdTe的摻雜濃度提高了約14％，電池的短路電流密度高了約25％，這可能是銅擴(kuò)散進(jìn)CdTe層引起的變化。銅在較高的Cu<,x>Te退火溫度下會發(fā)生的過度擴(kuò)散，并引起了