CdTe-HgCdTe叠层太阳电池CdS窗口层透射光谱性能研究

CdS窗口层光谱透射率的提高对CdTe-HgCdTe叠层太阳电池有效利用入射太阳光并增大电池的短路电流密度有重要的影响。通过研究化学水浴法、近空间升华法和磁控溅射法制备的CdS薄膜在CdCl2退火前后的光谱平均透过率和短路电流密度损失表明:在光谱区520~820 nm,化学水浴法制备的CdS薄膜在退火前后具有最高的光谱平均透过率,对应的CdTe顶电池有最小的短路电流密度损失;在光谱区820~1150和520~1150 nm,磁控溅射法制备的CdS薄膜在退火前后均具有最高的光谱平均透过率,对应的HgCdTe底电池和CdTe-HgCdTe叠层太阳电池有最小的短路电流密度损失。在光谱区520~820、820~1150和520~1150 nm,CdCl2退火可以显著增大CdS薄膜的光谱平均透过率,降低对应CdTe顶电池、HgCdTe底电池和CdTe-HgCdTe叠层电池的短路电流密度损失。     

不同方法及衬底类型对CdS多晶薄膜性能的影响

采用化学水浴法和磁控溅射法分别在AZO、FTO、ITO透明导电玻璃衬底上制备了CdS薄膜,利用扫描电镜、XRD以及透射光谱等测试手段,研究了两种制备方法对不同衬底生长CdS薄膜形貌、结构和光学性能的影响.研究结果表明,不同方法制备的CdS薄膜表面形貌均依赖于衬底的类型,水浴法制备的CdS薄膜晶粒度较大,表面相对粗糙.不同方法制备的CdS薄膜均为立方相和六角相的混相结构,溅射法制备的多晶薄膜衍射峰清晰、尖锐,结晶性较好.水浴法制备的CdS薄膜透过率整体低于溅射法,但在短波处优势明显.     

CdS薄膜的真空热蒸发制备及在CIGS薄膜太阳电池中的应用

采用真空热蒸发(VTE)的方法制备了CdS多晶薄膜,研究了不同衬底温度对其微观结构与光电性能的影响。结果显示,不同衬底温度下制备的CdS薄膜均属于六方相多晶结构且具有(002)择优取向;随着衬底温度的升高,(002)特征衍射峰强度增加,半高宽变小,相应薄膜结晶度增大;由CdS薄膜的透射光谱可知,在500~1 000nm波段平均透过率均超过80%,光学带隙随着衬底温度的升高而增大(2.44~2.56eV),表明真空热蒸发方法制备的CdS薄膜可以作为CIGS薄膜太阳电池的缓冲层。将真空热蒸发法制备CdS薄膜与磁控溅射法制备CIGS薄膜太阳电池相结合,在同一真空室内得到了CIGS薄膜太阳电池器件,为CIGS薄膜太阳电池的工业化推广提供了新途径。     

不同柔性衬底上CdS薄膜退火前后的性能比较

采用磁控溅射法分别在柔性PI衬底、柔性AZO衬底和柔性ITO衬底上制备CdS薄膜,并在干燥空气中以CdCl2为源380℃退火,分别研究了不同柔性衬底及退火工艺对CdS薄膜形貌、结构和光学性能的影响。研究结果表明:退火前在不同柔性衬底上的CdS薄膜形貌依赖于衬底类型,退火后CdS薄膜的晶粒再结晶,晶粒度增大明显,且不再依赖于衬底类型。不同柔性衬底上CdS薄膜均为立方相和六角相的混相结构,退火后,六角相比例增大,薄膜的结晶质量提高。透过率退火后改善明显,其中,在柔性AZO衬底上的CdS薄膜透过率超过80%。     

CdS/CdTe异质结复合薄膜的制备及其性能表征

在玻璃衬底上依次采用化学水浴法(CBD)和真空蒸发工艺沉积CdS和CdTe薄膜,并在不同条件下进行热处理,制备了CdTe/CdS异质结复合薄膜。利用XRD、SEM、AFM和UV-VIS透射光谱对薄膜的结构、表面形貌、剖面及光学性能进行了研究。结果表明:以玻璃衬底和CdS薄膜作为衬底沉积的CdTe多晶薄膜结构相似,均具有(1l1)面择优取向;不同条件下制备的薄膜致密且粒径均匀,随着热处理温度的升高,薄膜晶粒增大明显,并出现CdS层减薄的现象,但薄膜的粗糙度也随之增大;CdCl2氛围下热处理后,薄膜粒径增大,粗糙度明显降低,其(111)晶面的择优取向进一步增强,且透过率下降,这对于提高太阳电池的光谱响应是非常有利的。     

膜厚对ITO薄膜的电学与光学性质的影响

用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备不同薄膜厚度氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜.利用X线衍射(XRD)、透射光谱、四探针法和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜厚度(沉积时间)对ITO薄膜的结晶取向情况、透过率、电导率和表面形貌的影响.试验结果表明,在适当的沉积时间(5 min)下制备的ITO薄膜具有良好的光学性能和电学性能,其方阻为17 Ω/□,在可见光区域内的平均透过率为84%.     

不同退火条件对磁控溅射CdS薄膜性能的影响

采用磁控溅射法,在衬底温度300 ℃制备CdS薄膜,并选取370 ℃、380 ℃、390℃三个温度退火,获得在干燥空气和CdCl2源+干燥空气两种气氛下退火的CdS薄膜.通过研究热处理前后CdS薄膜的形貌、结构和光学性能表明,CdS薄膜在干燥空气中退火,晶粒度、表面粗糙度和可见光透过率变化不明显,光学带隙随退火温度的升高而增大; 在CdCl2源+干燥空气中退火,随退火温度的升高发生明显的再结晶和晶粒长大,表面粗糙度增大,可见光透过率和光学带隙随退火温度的升高而减小.分析得出: 上述性能的改变是由于不同的退火条件对CdS薄膜的再结晶温度和带尾态掺杂浓度改变的结果.     

太阳电池中CdS多晶薄膜的微结构及性能

采用化学水浴法制备了CdS多晶薄膜,通过XRD,AFM,XPS和光学透过率谱等测试手段研究了CdS多晶薄膜生长过程中的结构和性能.结果表明,随着沉积的进行,薄膜更加均匀、致密,与衬底粘附力增强,其光学能隙逐渐增大,薄膜由无定形结构向六方(002)方向优化生长,同时出现了Cd(OH)2相.在此基础上,通过建立薄膜的生长机制与性能的联系,沉积出优质CdS多晶薄膜,获得了转化效率为13.38%的CdS/CdTe小面积电池.     

太阳电池中CdS多晶薄膜的微结构及性能

采用化学水浴法制备了CdS多晶薄膜，通过XRD，AFM，XPS和光学透过率谱等测试手段研究了CdS多晶薄膜生长过程中的结构和性能.结果表明，随着沉积的进行，薄膜更加均匀、致密，与衬底粘附力增强，其光学能隙逐渐增大，薄膜由无定形结构向六方(002)方向优化生长，同时出现了Cd(OH)2相.在此基础上，通过建立薄膜的生长机制与性能的联系，沉积出优质CdS多晶薄膜，获得了转化效率为13.38%的CdS/CdTe小面积电池.     

Ar气压对射频磁控溅射铝掺杂ZnO薄膜特性的影响

在Corning 1737玻璃衬底上射频磁控溅射沉积了铝掺杂ZnO薄膜(ZnO∶Al).薄膜沉积在衬底温度250℃、溅射功率100W和纯氩气氛中进行.通过在0.2～3.2Pa范围改变溅射氩气氛压力pAr,研究了不同pAr对样品的晶体结构、电学特性、光学特性和表观形貌的影响.利用X射线衍射(XRD)、透射和反射谱测量、扫描电子显微镜(SEM),发现不同pAr下ZnO∶Al薄膜都具有垂直于衬底C轴择优取向.在可见光谱范围,pAr对透过率的影响非常小,薄膜的平均透过率大于83%,但红外透过率与薄膜的电阻率成正比.在较低的溅射气压下(pAr=0.2Pa)获得的薄膜电阻率最小,对应有大的光学带隙(3.61eV).随着pAr的降低,晶粒尺寸增大.pAr对ZnO∶Al薄膜的表观形貌有显著的影响.