CdTe多晶薄膜制备及后处理对CdS/CdTe界面的影响

采用近空间升华法分别在玻璃、CdS及CdS1-xTex衬底上沉积了CdTe多晶薄膜,通过原子力显微镜的观察和X射线衍射的分析,比较了它们的微结构。结果表明,用CdS和CdS1-xTex多晶薄膜作为衬底沉积的CdTe多晶薄膜结构与衬底相似,具有(111)面择优取向。通过对在不同氧分压下进行后处理的CdS/CdTe薄膜的断面及光能隙的研究,发现在氮氧(4∶1)气氛下后处理的薄膜CdS层明显减薄,这样的结果有利于改善CdTe太阳电池的光谱响应,增加载流子收集。我们认为氧在退火中促进了CdS/CdTe界面互扩散,扩散的结果不仅弥补了CdS、CdTe间的晶格失配,而且降低了界面的位错密度,并获得了面积为0.52 cm2,转换效率为13.38%的CdTe多晶薄膜电池。     

CdCl2气相退火对CdS薄膜的影响

对CdS进行CdCl2 后处理是制备高效率CdS/CdTe多晶太阳能薄膜电池的关键步骤。研究了CdS薄膜的CdCl2 气相热处理 ,用XRD、UV/Vis表征热处理前后薄膜的结构、晶粒尺寸及禁带宽度的变化。对比研究了有无CdCl2 处理的CdS薄膜的结构差异。首次发现在 410℃ ,无CdCl2 热处理的CdS膜出现金属镉。随退火温度的增加和退火时间的延长 ,薄膜的立方结构被破坏。退火温度高于 410℃ ,CdS的 (111)衍射峰强度急剧减弱 ,470℃退火 1h后几乎完全消失。     

掺杂对CdS多晶薄膜电学性能的影响

利用近空间升华法制备CdS多晶薄膜,同时将薄膜在400℃下进行Cl-掺杂。利用光-电阻、暗电阻-温度关系等测试手段分析不同波长光照及温度对掺杂前后薄膜电学性能的影响。结果显示:在不同波长的光照下,薄膜显示出不同的电阻值,最小电阻出现在500 nm波长附近;在光、暗态转换过程中发现,掺杂对电阻弛豫时间影响较大,掺杂后最短响应时间由原来对应的青光向蓝光移动;掺杂后,薄膜光、暗电导增加,电导激活能减少。     

CdTe多晶薄膜太阳电池的结构改进

采用共蒸发法制备了ZnTe：Cu和Cd1-xZnxTe多晶薄膜，研究了薄膜的结构和性能。获得了Cd1-xZnxTe多晶薄膜的光能隙与锌含量的关系，ZnTe：Cu多晶薄膜光能隙随着掺Cu浓度的增加，光能隙减小。分别用ZnTe／ZnTe：Cu和Cd1-xZnxTe／ZnTe：Cu复合层作为背接触层，既能修饰异质结界面，改善电池的能带结构，又能防止cu原子向电池内部扩散。获得了面积0．5cm^2，转换效率为13．38％的CdTe多晶薄膜太阳电池。     

CdTe/CdS异质结特性

从理论上对CdTe／CdS太阳电池CdS/CdTe异质结的特性进行了研究和讨论，结果表明可以简单利用改变CdTe、CdS两种半导体材料的掺杂浓度来改变CdS/CdTe异质结的能带结构。针对不同的能带结构采用了不同的物理模型，得到的CdS/CdTe异质结伏安特性曲线有一折点，且折点位置随异质结能带结构的变化而变化。     

含氯气氛退火对CdTe薄膜性质影响的交流阻抗研究

对近空间升华制备的CdTe薄膜进行了CdCl2气氛下热处理。测量了样品在室温下的交流阻抗特性,基于恒相位角元件（CPE）等效电路拟合所测量的复阻抗谱,分析了退火工艺对CdTe薄膜的晶粒体电阻、晶界电阻、弛豫时间的影响。结果表明,随退火温度的增加,晶粒电阻增大,晶界电阻减小,弛豫时间缩短。     

CdTe多晶薄膜的干法腐蚀

我们采用等离子束轰击的方法,研究了干法腐蚀对多晶CdTe薄膜结构和性能的变化,以及对CdTe太阳电池性能的影响。发现与湿法腐蚀方法相比,等离子束溅射轰击不仅可以彻底清除表面的氧化层,而且可以同时改善表面的微粗糙度,增强薄膜的附着力。通过对不同腐蚀方法所制成的CdTe电池器件的性能测试,得出了电池性能较好的干法腐蚀工艺条件。     

CdS/CdTe太阳电池中CdS多晶薄膜的结构和光学性能

采用XRD,AFM,XPS和光学透射谱对化学水浴法制备的CdS多晶薄膜进行了测试分析。刚沉积的CdS多晶薄膜均匀、透明、致密,主要呈现立方结构;Cd和S的原子百分比约为1 10;能隙(Eg)约为2 47eV。在不同温度下后处理会出现六方结构和3CdSO4·8H2O衍射峰,同时晶面择优取向发生了变化。通过沉积高质量的CdS薄膜,获得了效率约13 4%的CdS/CdTe小面积太阳电池。     

利用湿化学法对不同粒径硅粉进行表面改性研究

通过湿化学方法,利用硅氢化反应,通过对刻蚀体系、脱氧方式、刻蚀后硅粒子的分离方法等工艺的优化,成功地实现了微米硅、纳米硅及硅量子点的表面烃基改性。傅里叶变换红外光谱及扫描电子显微镜测试结果表明,硅粒子的表面是通过Si—C键的连接方式实现了烃基改性。与改性前相比,改性后的硅粒子具有显著提升的抗氧化性和抗团簇能力,能够在有机溶剂中形成稳定的分散体系。值得一提的是,与未经改性的硅量子点相比,经烃基改性后的硅量子点的荧光发射性能有了大幅提高,有望应用于光电领域。     

微晶／非晶Si：C：H半导体多层膜的结构研究

采用普通辉光放电分解硅烷的方法，沉积具有交替微晶和非晶Ｓｉ：Ｃ：Ｈ亚层的多层样样品。从喇曼散射结果分析，样品具有明显的微晶和非晶两仃结构；在低角度Ｘ射线衍射谱中，观察到了多级的衍射峰，了多层结构的存在。