CdTe/CdS太阳电池光照和电子辐照研究

采用近空间升华法制备CdTe多晶薄膜,以ZnTe/ZnTeCu复合多晶薄膜作为背接触层,获得了转换效率为13.38%的CdTe/CdS太阳电池.用光强为100mW/cm2的卤钨灯对电池光照7天后,发现电池性能无明显变化.经能量为1.6MeV,辐照剂量为1013～1015电子/cm2的电子束辐照后,电池性能有不同程度的衰降,经真空150℃退火30min后,电池性能恢复到接近辐照前的水平.     

N离子注入改性SnO2缓冲层及其CdTe太阳电池应用

使用等离子注入技术对SnO_2薄膜进行N离子注入改性,进行方块电阻、光学透过、表面形貌、Kelvin探针和X射线光电子能谱(XPS)表征,并将其作为缓冲层应用到CdTe太阳电池中。研究结果发现,对于30nm厚的SnO_2缓冲层,经过30s、10min不同时间N离子注入以后,其300~800nm波长范围透过率有所降低,而体电阻率则明显增加,特别是N离子注入10min的SnO_2缓冲层,表面出现很多凹孔,呈蜂窝状结构,且对后续沉积的CdS层表面形貌产生了明显影响。Kelvin探针表征结果显示,随着N离子注入时间的延长,SnO_2缓冲层功函数逐渐增加,最高达到约5.075eV,比本征SnO_2缓冲层的功函数高出0.15eV。XPS测试结果显示,N离子注入10min后,SnO_2缓冲层N1s结合能峰位向低结合能方向发生了明显移动,而O1s结合能峰位则向高结合能方向移动了,且表面区非晶格氧所占比例增大。对比电池结果,有N离子注入改性SnO_2缓冲层的电池与无缓冲层的电池相比,效率从10%左右增加到12%以上,最高达到12.47%,其中开路电压提高最为显著,从约750mV提高到790mV以上,提升了约5%,电池的整体均匀性也明显改善。     

温度循环下CdS/CdTe太阳电池稳定性的研究

对CdS/CdTe太阳电池在温度循环下的稳定性进行了研究,测定了其I-V特性曲线,并与室温下的电池作了比较.结果表明:经温度循环后电池的转换效率、填充因子和短路电流密度都有不同程度的下降,而用ZnTe作背接触层的电池稳定性有所改善.     

退火对Al-Sb多层薄膜的影响

采用直流磁控溅射法制备Al和Sb交替层,在真空环境下进行高温退火后得到了AlSb多晶薄膜.通过X射线衍射(XRD)、霍尔效应、暗电导率温度关系以及透反射光谱研究了薄膜的结构、电学和光学性质.结果表明,退火后形成的AlSb多晶薄膜呈立方相,沿(111)择优取向,且导电类型是P型,载流子浓度为1019cm-3,吸收系数在可见光波段大于104cm-1.样品在580℃退火后,间接跃迁光能隙为1.64eV,且升温电导激活能为0.01eV和0.11eV.此方法制备的AlSb多晶薄膜应用于TCO/CdS/AlSb/ZnTe:Cu/Au结构的太阳能电池中,得到了107mV的开路电压.     

单晶硅衬底材料中的消光衍射

在经典衍射理论中,Si(2 0 0 ) ,Si(2 2 2 )等4 n+2面的反射是消光的,但在单晶硅或硅基材料中,常发现Si(2 0 0 ) ,Si(2 2 2 )的衍射.考虑非谐效应和电子云反对称分布的贡献,分别计算了Si(2 0 0 ) ,Si(2 2 2 )消光衍射的相对强度,并用XRD测试手段进行了验证.结果表明,理论与实验值基本符合.在室温下,Si(2 0 0 ) ,Si(2 2 2 )衍射主要是因为反对称的电子云分布所致.同时,强调了Si(2 0 0 ) ,Si(2 2 2 )衍射在XRD分析中的应用     

碲化锌插入层对碲化镉太阳电池性能参数影响的分析

分析了有Zn Te/ Zn Te∶Cu插入层的Cd Te太阳电池在能带结构上的变化.通过对比有无插入层的Cd Te太阳电池在C- V特性、I- V特性、光谱响应上的不同,肯定了插入层对改善背接触特性的作用,发现它还可以改善器件前结Cd S/ Cd Te的二极管特性和短波光谱响应.实验结果还表明,不掺杂的Zn Te对提高器件的效率是必要的.恰当的不掺杂层厚度和退火温度能有效地改进Cd Te太阳电池的性能,而对填充因子的提高最为显著     

近空间升华技术中气氛对CdTe薄膜的结构、性质的影响

发展近空间升华氩气氛沉积工艺可以降低制备成本.该文使用近空间升华技术,在不同氧浓度的氩氧气氛下沉积CdTe多晶薄膜.测量了薄膜的X射线衍射谱,计算了薄膜的织构系数Ci及其标准方差σ;测量了薄膜的透过率谱,计算了光能隙.研究了择优取向程度和光能隙随氧浓度的变化.结果表明,1)不同气氛下沉积的CdTe薄膜均为立方相结构.随氧浓度的增加;σ增加;氧浓度为6%时,σ最大;之后随氧浓度增加,σ降低,在12%达到最小,然后随氧浓度的增加而增加.在玻璃衬底上沉积的CdTe薄膜,比在CdS上沉积的具有更高程度的择优取向;2)CdTe薄膜的光能隙为1.50eV～1.51eV,氧浓度对其影响甚微.     

真空共蒸发法制备CuxTe薄膜的结构特性分析

用真空共蒸发法制备了CuxTe（1≤x≤2）薄膜,并通过X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）及原子力显微镜（AFM）等表征手段分析了薄膜的结构特性,研究了热处理对不同Cu/Te配比的样品物相转变的影响。结果发现：刚沉积的薄膜非晶结构占主导地位,只有部分低Cu/Te比的薄膜出现多晶结构;退火后,薄膜发生晶相转变,且随着退火温度的升高,不同配比的样品有着不同程度的物相转变。其中,较低配比（x=11、.44）的样品多晶转变较为明显,结晶度较高,说明较小x值的薄膜晶化温度较低,而高x值的薄膜晶化温度较高。用CuxTe薄膜作为背接触层,获得了效率为12.5%的CdS/CdTe小面积太阳电池。     

Cu_xTe薄膜的结构及其对CdTe太阳电池性能的影响

用真空共蒸发法制备了CuxTe薄膜并将其运用于CdTe太阳电池中.对薄膜进行了X射线衍射(XRD)分析,比较了有、无CuxTe插层的CdTe太阳电池的暗态,I-V特性和C-V特性.结果表明,刚沉积的薄膜非晶结构占主导地位,只有部分Cu/Te配比较低的薄膜出现多晶结构.CuxTe插层的引入有利于消除roll over(暗态I-V曲线饱和)现象,使电池的二极管理想因子和暗饱和电流密度降低,CdTe掺杂浓度增加,有效地改善了CdTe太阳电池的性能.用CuxTe薄膜作为背接触层,获得了效率为12.5%的CDS/CdTe小面积(0.0707cm2)太阳电池.     

碲化锌的电导率温度关系及其在碲化镉太阳电池组件中的应用

用ZnTe/ZnTe:Cu复合层作为背接触层,能很好的解决CdTe太阳电池的欧姆接触问题.以前的研究表明,ZnTe:Cu因掺铜浓度的不同,显示出不同的电导率温度关系.本文仔细观察了各种掺杂浓度ZnTe:Cu的电导率温度关系,并由此来选定掺铜浓度.实验还表明,对一个确定掺铜浓度的ZnTe/ZnTe:Cu复合层,其退火温度对CdTe太阳电池的性能影响很大.为此,本文发展了通过测试ZnTe/ZnTe:Cu复合层的电导温度关系,来确定退火温度的方法.目前,用ZnTe/ZnTe:Cu复合层作背接触材料,获得了转换效率为7.03%的中面积碲化镉薄膜电池集成组件.