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。     

磷掺杂比例对a-Si∶H薄膜太阳电池窗口层光电性能的影响

采用RF-PECVD法制备了磷掺杂氢化非晶硅(a-Si∶H)薄膜作为太阳电池窗口层.通过椭偏仪、Keithley 4200对所制备样品进行分析测试,研究了不同掺杂比例对非晶硅薄膜沉积速率、消光系数、折射率、光学带隙及电导率等的影响.实验表明:薄膜沉积速率随掺杂浓度升高先减小再增大;薄膜消光系数、折射率及禁带宽度随掺杂浓度升高呈现先减小后增大再减小的现象;电导率则先增大后减小再增大.     

溅射功率对In2S3薄膜结构及其性能的影响

采用磁控溅射法,在玻璃基底上一步沉积In2S3薄膜.研究了溅射功率对In2S3薄膜的成分、结构、表面形貌和光电性能的影响.结果表明:所制备的所有薄膜均为β-In2S3,无杂相存在,且具有(222)面择优生长特性.溅射功率对薄膜的成分、厚度和结晶度具有明显的影响,并因此影响薄膜的光学和电学性能.薄膜在100 W沉积时最接近化学计量比,薄膜的透过率随着溅射功率增大在500 nm波段附近显著提高,禁带宽度达到2.45 eV,同时电流密度增大两个数量级.     

溅射功率对NiO薄膜性质的影响

在室温条件下,采用射频磁控溅射的方法在石英衬底上制备了NiO薄膜,深入研究了不同溅射功率对NiO的结构、光学和电学特性的影响。随着溅射功率的升高,NiO薄膜逐渐由非晶态薄膜转变成具有(111)择优取向的晶态薄膜,同时发现NiO薄膜在可见光区透过率较大,而在紫外光区透过率减小;随着溅射功率的升高,薄膜在可见光区域和紫外区域的光学透过率均明显减小,同时禁带宽度也减小,但导电性增强。     

不同溅射功率制备的Zn0.97Co0.03O薄膜的结构和光学性质研究

采用磁控溅射法在不同射频功率下制备了Zn_(0. 97)Co_(0. 03)O薄膜。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见光谱和室温光致发光谱对薄膜进行了表征。XRD和Raman结果表明,Zn_(0. 97)Co_(0. 03)O薄膜为六方纤锌矿结构,沿(002)晶面择优取向。随着溅射功率的增大,薄膜的(002)晶面择优取向增强,晶化程度提高,晶粒尺寸增大。不同溅射功率制备的Zn_(0. 97)Co_(0. 03)O薄膜均具有较高的可见光透过率。随溅射功率增加,光学带隙减小,光吸收边红移。光致发光谱表明不同溅射功率制备的Zn_(0. 97)Co_(0. 03)O薄膜均具有较强的带边紫外发光峰。随着溅射功率的增加,该发光峰的峰位发生红移,且峰强度增强。以上研究结果表明,溅射功率对Zn_(0. 97)Co_(0. 03)O薄膜的生长速率、结晶质量及光学性能有明显影响,但不会影响薄膜的成分。     

Cd1-xZnxTe太阳电池的一维数值模拟研究

具有禁带宽度在1.45～2.25eV连续可调特性的Cd1-xZnxTe(CZT)薄膜,用于顶电池在叠层薄膜太阳电池中有巨大的应用潜力。文章使用AMPS-1D对CdS/CZT结构的薄膜太阳电池进行模拟,研究了CZT与金属接触的背电极势垒、CZT薄膜厚度及掺杂浓度对CdS/CZT电池器件性能的影响。结果表明,需要采用功函数高(大于5.8eV)的金属作为背电极以消除背电极势垒;CZT薄膜厚度低于10μm时,增加厚度有助于增大电池短路电流;当CZT具有适当厚度(～6μm)时,对CZT层进行重掺杂(掺杂浓度1019～1021 cm-3)有助于获得更高效率的CdS/CZT电池。     

基于激光诱导击穿光谱技术的铜铟镓硒薄膜中元素含量比的快速定量分析方法

采用单靶磁控溅射方法在不同溅射时间下制备了铜铟镓硒薄膜,并且利用激光诱导击穿光谱技术实现对铜铟镓硒薄膜中元素含量比的快速定量分析。结果表明:随着溅射时间延长,Ga与(In+Ga)的谱线强度比值以及薄膜的禁带宽度同步变化,均呈先减小后增大的规律;铜铟镓硒薄膜的激光诱导击穿光谱图以及谱线分析、几种元素辐射强度比值的快速定量分析都表明,激光诱导击穿光谱技术能够间接地实现对铜铟镓硒薄膜中元素含量比的快速检测,能够在铜铟镓硒薄膜的性能分析以及制备参数优化方面发挥辅助作用。     

Sol-Gel法制备ZnO:Cd薄膜及结构特性研究

采用Sol-Gel法,结合旋转涂覆技术在Si(100)衬底上制备了ZnO∶Cd薄膜,并对其在600~800℃热处理。X-射线衍射仪(XRD)结果表明,ZnO∶Cd薄膜具有与ZnO同样的六角纤锌矿结构,且随着热处理温度的升高,(002)衍射峰的强度逐渐增强。峰半高宽(FWHM,ZnO(002))不断减小,并沿c轴择优取向生长;Cd掺杂后,未出现CdO或其他镉化物等杂质相,但在(002)峰-峰顶出现了分叉(多峰)现象。随着退火温度的升高,多峰消失,但这方面的报道甚少。扫描式电子显微镜(SEM)显示ZnO∶Cd晶粒粒径分布情况及表面形貌特征。以石英为基片的透射光谱实验计算表明,ZnO∶Cd薄膜的禁带宽度平均为3.10 eV;800℃,x(Cd)=8%样品的禁带宽度为2.80 eV,比纯ZnO晶体禁带宽度(3.30 eV)明显减小,这说明适度掺镉可降低薄膜的光学禁带宽度。     

空芯带隙型光子晶体光纤残余双折射特性研究

采用磁控溅射法, 在玻璃基底上一步沉积In₂S₃薄膜。研究了溅射功率对In₂S₃薄膜的成分、结构、表面形貌和光电性能的影响。结果表明: 所制备的所有薄膜均为β-In₂S₃, 无杂相存在, 且具有(222)面择优生长特性。溅射功率对薄膜的成分、厚度和结晶度具有明显的影响, 并因此影响薄膜的光学和电学性能。薄膜在100W沉积时最接近化学计量比, 薄膜的透过率随着溅射功率增大在500nm波段附近显著提高, 禁带宽度达到2.45eV, 同时电流密度增大两个数量级。     

射频溅射功率对非晶Zn-Sn-O薄膜性能的影响

使用射频磁控溅射法,基于不同溅射功率(58、79、116、148和171W)条件在玻璃基底上室温制备了Zn-Sn-O(ZTO)薄膜,并探讨了溅射功率对薄膜的结构、电学性能和光学性能的影响。结果表明,提高溅射功率有助于提升薄膜的沉积速率;XRD分析表明不同溅射功率条件下制备的ZTO薄膜均具备稳定的非晶结构;随着溅射功率的增加,薄膜的电阻率下降,光学吸收边“红移”(光学禁带宽度从3.77eV减小到3.62eV);整体来看,在58~148W溅射功率范围内制备的ZTO薄膜具备较好的可见光透明性,其在380~780nm可见光范围内的平均透过率均超过85%。     

Bi掺杂ZnO籽晶层生长纳米ZnO薄膜性能研究

采用溶胶 凝胶法制备得到不同浓度Bi3+掺杂ZnO籽晶层,又进一步采用水热法合成了六方纤锌矿结构的ZnO纳米棒。通过X线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、光致发光（PL）谱等测试手段对样品结构、形貌和光学性能进行测试和表征。结果表明,在不同浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上生长纳米ZnO薄膜,ZnO的晶体结构没有改变,均为六方纤锌矿结构,且(002)晶面的峰强明显高于其他晶面的峰强值;在FESEM电镜观察下发现,不同掺杂浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上水热生长的纳米ZnO薄膜均为纳米棒状。PL光谱显示随着Bi掺杂量增加,样品的近紫外发射峰和晶格缺陷峰等峰值明显增大,且有红移现象产生。其中禁带宽度随着Bi掺杂量的增大而减小,说明Bi3+可以有效地调节ZnO的禁带宽度。     

Mg膜厚度对Mg2Si半导体薄膜结构及方块电阻的影响

采用射频磁控溅射系统和热处理系统制备了Mg2Si半导体薄膜.首先在Si衬底上溅射不同厚度的Mg膜,然后在真空退火炉中进行低真空热处理4h制备一系列Mg2Si半导体薄膜.采用台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对Mg2Si薄膜样品的结构、表面形貌、剖面进行表征,研究了Mg膜厚度对Mg2Si半导体薄膜生成的影响.结果表明,在Si衬底上制备出以Mg2Si (220)为主的单一相Mg2Si薄膜,且Mg2Si (220)的衍射峰强度随着Mg膜厚度的增加先增大后减小,Mg膜为2.52 μm时,制备的Mg2Si薄膜表现出了良好的结晶度和平整度.最后,研究了Mg膜厚度对Mg2Si薄膜方块电阻的影响.     

功率参数对光电薄膜Mg2Si择优取向的影响

采用射频磁控溅射设备,在硅(111)衬底上制备了光电半导体薄膜Mg2Si。通过X线衍射仪(XRD)和场致发射扫描电子显微镜(FESEM)对Mg2Si的晶体结构和微观形貌进行了表征,研究了功率参数对光电半导体薄膜Mg2Si外延择优取向的影响。结果表明,在60~90 W的溅射功率范围内,硅基外延Mg2Si具有Mg2Si(220)的外延择优生长特性,且随着溅射功率的增加Mg2Si(220)晶面的衍射峰强度先增大后减小,在70 W溅射功率下Mg2Si(220)晶面的衍射峰强度最强。     

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.     

硒化温度对Cu(In, Al)Se2薄膜结构和光学性质的影响

采用了磁控溅射制备Cu-In-Al金属前驱体薄膜,后硒化快速退火得到铜铟铝硒(Cu(In,Al)Se2,CIAS)薄膜.研究了硒化温度对CIAS薄膜晶体结构和光学性质的影响.研究发现CIAS薄膜的晶体结构依赖于硒化温度,其禁带宽度随硒化温度升高发生红移.研究结果表明,CIAS薄膜的最佳硒化温度为540℃,其晶体结构为纯黄铜矿结构,禁带宽度为.34 eV,对应太阳电池理论最大效率的吸收层材料禁带宽度     

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。     

近空间升华沉积CdTe薄膜的微结构和PL谱

用近空间升华法在CdS薄膜上沉积了CdTe薄膜.研究了在两种保护气氛下所沉积的多晶CdTe薄膜在后处理后的微结构、表面形貌及光致发光(PL)谱,并研究了CdTe表面和CdS/CdTe界面的PL谱的区别,根据薄膜的微结构对碲化镉在太阳电池中的应用进行了讨论.     

硫化镉薄膜的制备新技术

CdS 是用于制作太阳电池和光电探测器等的Ⅱ—Ⅵ族化合物半导体材料之一。CdS薄膜制备方法有蒸发,溅射,化学汽相淀积等。实验证明其特性与制备方法有关,本文重点介绍 MOCVD 和离化淀积法制备 CdS 薄膜及其特性分析。     

近空间升华沉积CdTe薄膜的微结构和PL谱

用近空间升华法在CdS薄膜上沉积了CdTe薄膜.研究了在两种保护气氛下所沉积的多晶CdTe薄膜在后处理后的微结构、表面形貌及光致发光(PL)谱,并研究了CdTe表面和CdS/CdTe界面的PL谱的区别,根据薄膜的微结构对碲化镉在太阳电池中的应用进行了讨论.     

溶液PH值对CdS薄膜结构特性的影响

采用化学水浴沉积(CBD)工艺在玻璃衬底上制 备CdS薄膜,研究溶液PH值对CdS 薄膜结构特性的影响。薄膜的厚度、组份、晶相结构和表观形貌分别由台阶仪、X射线荧光 光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)来表征。溶液的 PH值为11.26、 11.37和11.48时,CdS薄膜的晶相以六方相为主,薄膜的厚度先增大后减小; PH值为11.62、11.66时,薄膜的晶相以立方相为主,薄 膜的厚度进一步减小。同时,随着溶液PH值 增大,CdS薄膜的晶格常数也逐渐增大。两种晶相的CdS薄膜缓冲层与CIGS薄膜分别构成异 质 对形成异质结时的晶格失配分别为32.297%和1.419%,界面态密度分别为2.792×10¹⁴和8.507×10¹²,因此高效CIGS薄 膜太阳电池更需要立方相的CdS薄膜。