李锦[1]2002年在《近距离升华（CSS）法制备CdTe薄膜及其性能研究》文中指出本文是我一年半来硕士论文研究工作的总结，主要是对Ⅱ-Ⅵ族半导体光伏材料CdTe薄膜的制备条件及其掺杂性质进行的研究和总结。此外，实验上制备出玻璃/ITO/CdS/CdTe/Cu金属背电极薄膜太阳能电池，并得到了一些有益的结果。对于薄膜性质的许多更深入细致的分析研究，还有待后续工作继续进行。论文首先综述了国内外光伏电池的研究进展，对太阳能电池的原理、结构和效率进行了阐述，并对CdTe薄膜在构造薄膜光伏电池方面的重要应用价值以及当前CdTe薄膜的各种制备工艺及其薄膜性质的研究进行了比较和概述。随后，叙述了样品的叁种常用制备方法以及制备仪器的构造原理。介绍了样品结构、光学及电学性质的分析测试和相关仪器。文章主要部分总结了我在做毕业论文期间进行的叁方面的工作：（1）近距离升华（Close-Spaced-Sublimation,CSS）法制备了掺杂Te元素的CdTe薄膜，研究了掺杂对CdTe薄膜结构及性质的影响；（2）对叁种薄膜制备方法（CSS方法、射频溅射法RF以及真空热蒸发VE）制备出的CdTe薄膜及掺杂膜的性能进行比较研究，突出了CSS技术制备CdTe薄膜的优势；（3）采用CSS方法在Glass/ITO基片上先后制备了CdS、CdTe膜，并用RF法溅射了Cu膜，制备出了Glass/ITO/CdS/CdTe/Cu薄膜太阳电池，对电池的性能进行了简单分析研究。我们发现，用近距离升华沉积掺Te元素的CdTe薄膜，其结构和电学性质发生了显着变化。X射线衍射分析表明，纯CdTe薄膜是立方闪锌矿结构，（111）晶面取向生长；Hall效应实验测量发现薄膜电阻很高，呈p型电导，面电阻率数量级达1010?/?，面载流子浓度约105-6/cm2，载流子迁移率为几百cm2/v.s；掺杂Te元素后，薄膜衍射峰强增大，薄膜结构上出现了第二种相成分—六方结构的Te，由衍射峰强判断该相比例较小，同时CdTe薄膜的衍射峰向低角度偏移，晶格<WP=5>常数增大。薄膜的电学性质发生明显变化，面电阻率降至106?/?，面载流子浓度增大到109/cm2的数量级，迁移率亦增大到104cm2/v.s，掺杂Te元素改善了CdTe薄膜的电学性质，使其变为良好的p型半导体。近距离升华法制备的CdTe薄膜与射频溅射和真空蒸发相比，具有其独有的特性。X射线衍射分析显示，真空膜和溅射膜峰形漫散，而用CSS法制备的CdTe薄膜的衍射峰强远远大于前二者，且除（111）晶面择优取向外，（220）、（311）等晶面也有一定的择优生长。而且用CSS方法制备的CdTe薄膜晶粒度大，薄膜晶形好。利用近距离升华技术在Glass/ITO基片上先后沉积CdS、CdTe膜，保证CdS膜的厚度<2000?，CdTe膜的厚度在2~3μm之间，最后采用射频溅射法制备一层Cu膜作为金属背电极，制成Glass/ITO/CdS/CdTe/Cu薄膜太阳能电池。做电池的I-V曲线，输入光强为70mw/cm2，电池面积为1×1cm2，测得电池的开路电压、短路电流、填充因子和转换效率分别为：VOC=180mV, ISC= 20mA, FF=0.62和η=3.2%。
马灵灵[2]2007年在《CSS法制备CdTe薄膜的掺杂性质研究》文中提出Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物碲化镉(CdTe)因其具有良好的光电性质，而成为制备高效率、低成本的多晶薄膜太阳电池理想的吸收层材料。本文概述了CdTe多晶太阳能电池的发展及其应用前景，并对CdTe薄膜的不同掺杂情况作了讨论研究。本文主要部分总结了我的两方面工作：(1)采用近距离升华(CSS)方法制备自掺杂Te的CdTe薄膜，研究富Te对CdTe薄膜性质的影响，同时对样品进行了不同条件的退火处理，分析了退火对样品性质的影响；(2)采用离子注入技术对近距离升华方法制备的纯CdTe薄膜进行Cu离子的掺杂，并对其在N_2气氛下退火，讨论Cu离子注入剂量及退火对薄膜性质的影响。通过分析薄膜的结构、形貌、光吸收、光致发光等性质，我们得出如下主要结论：(1)适量掺Te改善了CdTe薄膜的结晶质量，CdTe薄膜的晶格常数变大，禁带宽度E_g有略微减小，晶体中受主能级深度无变化——掺Te对CdTe薄膜的光学性质影响不大。退火有助于进一步提高薄膜结晶性，改善缺陷等引起的内应力；其中N_2退火使薄膜出现Te的偏析，晶格常数变小，E_g减小。(2)适量掺Cu改善了CdTe的结晶性能，退火能够适当消除由离子注入产生的晶格缺陷及损伤，CdTe晶格常数变小，并出现第二物相Cu_2Te；掺Cu使CdTe薄膜对近红外区的光透射减弱，光能隙减小。
尚飞[3]2008年在《近距离升华制备织构可控CdTe多晶薄膜与CdTe纳米薄膜及Rietveld结构精修》文中进行了进一步梳理Cd基Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物(如CdTe、CdS、CdZnTe)具有合适的带隙宽度、高吸收系数与较大的原子序数使之在太阳能电池、辐射计数器中都有良好的应用前景。本文概述了Cd基Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物在太阳能电池与辐射计数器中的应用,并对CdTe多晶薄膜的制备进行了进一步的探索,同时,对Rietveld结构精修进行了初步的摸索与应用。本文主要总结了我以下四个方面的工作:(1)设计了一种以真空镀膜仪器为基体自行设计蒸发源实现近距离升华制备CdTe多晶薄膜的方法,并对该沉积系统的温度随各影响因素的变化作了一个初步的研究;(2)利用近距离升华法成功地制备了织构可控的CdTe多晶薄膜,并对该薄膜的光吸收特性进行了研究;(3)利用近距离升华制备了具有纳米结构的CdTe半导体薄膜,并结合XRD、SEM分析对纳米结构的生长过程进行了初步的推断;(4)系统地介绍了Rietveld方法的发展历程及基本原理,并将Rietveld方法成功地应用于本实验室水热合成制备的NiS2、FeS2粉体的结构精修之中,并利用定量相分析的结果分析了最终产物中各相的含量。通过上面的工作,我们得到如下主要结论:(1)本实验中电流改变工艺直接影响镍片加热器与基片的升温速率;镍片加热器的规格直接影响到温差的高低;(2)采用近距离升华法制备织构可控的CdTe多晶薄膜,其择优取向有赖于电流增加速率,且不同择优取向的CdTe多晶薄膜的带隙宽度变化不大;(3)使用近距离升华法可以制备多种形貌的CdTe纳米结构,且该方法具有成本低廉、产量大等特点;(4)根据Rietveld精修结果,我们发现伴随着反应温度的升高及反应时间的延长,主相NiS2和杂相Ni3S4晶格常数的变化呈现相反的变化趋势;对水热法合成的FeS2的定量相相分析结果说明反应温度为180℃下的样品白铁矿含量较低,因此,本实验条件下水热合成FeS2粉晶的适宜反应温度为180℃。
侯娟[4]2006年在《稀土离子注入CSS法制备的CdTe薄膜掺杂性能研究》文中进行了进一步梳理碲化镉(CdTe)具有良好的光电学性质和化学性质,因此成为制备高效率、低成本的多晶薄膜太阳电池理想的吸收层材料。本论文综述了CdTe太阳能电池材料的应用前景和发展概况,并对多晶薄膜太阳电池的吸收层材料CdTe薄膜的稀土掺杂性质进行了总结和研究。本工作首先采用实验室自制的近距离升华(CSS)系统成功的制备了均匀、致密且晶粒尺寸约为十几个微米的纯CdTe多晶薄膜。但本征CdTe薄膜均为高阻半导体,这对于提高CdTe薄膜太阳能电池的光电转换效率是极为不利的,要提高CdTe薄膜的光电性能必须通过施主或受主的掺杂。离子注入方法是一种新的有效的材料改性方法,我们在初步分析离子束改性材料机理的基础上。利用这种技术实现了CdTe多晶薄膜稀土离子铒(Er)、镝(Dy)的高浓度掺杂改性。讨论了不同Er离子注入量对硅基底上沉积的CdTe薄膜结构和光电性能的影响,并具体给出了掺杂CdTe多晶薄膜的电导、载流子浓度及迁移率等参数值。采用Seto晶界理论,计算了Er离子掺杂薄膜的晶界势垒高度,分析了晶界电阻与注入量的关系。采用显微喇曼谱结合XRD,研究了5×1014cm-2 Dy离子注入陶瓷基底上沉积的CdTe薄膜的结构和喇曼特性,并讨论了离子注入后的退火效应。测试结果表明,Dy离子的注入增强了CdTe薄膜的喇曼活性,改善了CdTe薄膜的结晶性能,提高了CdTe的晶格质量,离子注入的损伤经退火处理基本消除。
李锦, 郑毓峰, 戴康, 徐金宝, 陈树义[5]2003年在《近距离升华制备CdTe掺Te薄膜的结构与电性能研究》文中指出采用近距离升华(Close-Spaced-Sublimation,CSS)技术制备CdTe及掺Te薄膜.并利用XRF、XRD、SEM及Hall系统研究了其含量、结构、表面形貌和电性能.结果表明,CSS技术制备的CdTe薄膜晶形好,晶粒度较RF方法制备的薄膜增大约100倍.Te掺入CdTe薄膜后,改变了CdTe膜的结晶特性,适当掺入Te可以促进CdTe晶格的生长,并导致Cdrre膜晶格常数变大.薄膜面电阻率降低,面载流子浓度增大,以及载流子迁移率的增大,表明掺杂Te后CdTe膜的电导性能大大改善.
王国昌[6]2011年在《射频磁控溅射法制备CdO/CdTe薄膜太阳能电池》文中研究表明太阳能光伏技术是人类在21世纪必须掌握的核心技术之一，当今世界环境、经济和能源问题突出，而太阳能的应用是解决能源与环境问题的有效途径，如今，光伏发电技术和太阳能产业的发展蒸蒸日上，但同时还存在一些须待解决的严重问题。太阳能光伏发电组件，分为晶体硅太阳能电池组件和薄膜太阳能电池组件用两类。薄膜太阳能电池使用只有几微米厚的半导体材料,相对于晶硅电池，太阳能薄膜电池理论转换率更高，也更为环保，而且它们的应用更广泛，衬底更灵活，可以应用于太阳能屋顶的屋面材料和双电力发电机。所以，在太阳能电池发展方面，人们在重点研究和发展各种薄膜太阳能电池，侧重研究具有不同光谱响应和不同禁带宽度的复合材料，以制成多结薄膜电池，来进一步提高电池的转换效率和降低成本。CdTe薄膜太阳能电池具有高的理论转换高效率，制作成本低，它的禁带宽度在1.45ev左右，能与太阳光谱很好地匹配，是一种理想的吸收层材料。目前，在这一领域领先的产业机构是一家叫作FirstSolar（第一太阳能）的公司，它使用碲化镉作为薄膜材料。本文主要对射频磁控溅射法制备CdO/CdTe薄膜电池进行研究，利用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、HG-500多波段光源、吉时利6487型皮安表和I-V测试系统等测试手段研究不同制备工艺对电池性能的影响，给出了研究CdTe薄膜电池的一些实例，分析了提高电池效率的方法。实验结果表明，溅射功率和工作压强是影响CdTe薄膜性能的关键因素，适当地增加磁射功率和降低工作压强可以提高薄膜的结晶性能和光学特性，升高衬底温度可以提高CdTe薄膜的性能，提高薄膜电池效率。对CdTe薄膜进行少量的Cu掺杂能明显改善薄膜的电学性能，提高电池的电流密度，但过量的掺杂会破坏晶格，Cu掺杂对薄膜的禁带宽度影响很小。采用射频磁控溅射法制备CdO薄膜，Ar/O2比是影响CdO薄膜性能是主要因素，Ar/O2比大电学性能好，Ar/O2比小光透过率高，适当增加Ar/O2比可以改善电池的短波响应，提高电池的短流密度。
李锦, 郑毓峰, 徐金宝, 孙严飞, 陈树义[7]2002年在《CdTe薄膜的制备方法比较及其结构性能研究》文中进行了进一步梳理采用真空热蒸发VE、射频溅射沉积RF和近距离升华CSS技术制备CdTe薄膜 ,并对其进行掺杂研究。样品利用XRD、SEM、紫外 可见分光光度计和霍尔系数测量系统进行测试。结果显示 ,CSS制备的CdTe薄膜与VE和RF法制备的薄膜相比 ,晶粒大 ,晶形好。适当的掺杂某些元素 ,适当的掺杂量 ,可以改善CdTe薄膜的结晶性能 ,提高其导电性能。掺杂对CdTe薄膜的光能隙影响不大。
匡代洪[8]2006年在《金属离子束注入对碲化镉薄膜材料的改性研究》文中研究指明CdTe具有良好的光电学性质和化学性质,因此成为制备高效率、低成本的多晶薄膜太阳电池理想的吸收层材料。本文针对CdTe薄膜,研究了其制备工艺、掺杂和后处理条件对薄膜结构、形貌和光电学性质的影响。本论文首先采用近距离升华法在不同基片上制备CdTe薄膜,研究了不同工艺条件和参数对CdTe薄膜性质的影响。其次,在常温下,本征CdTe薄膜均为高阻半导体。为了改善其导电性能,通常向CdTe薄膜中掺入施主或受主杂质,其中离子注入技术是掺杂方法之一。目前,用离子注入的方法在CdTe薄膜中掺杂的文献报道的很少。本工作目的就是采用离子束注入的方法对纯CdTe薄膜进行不同金属元素的掺杂及热处理,研究其结构和光电特性。再次,由于离子注入会对薄膜表面的结构造成损伤,本实验把被注入离子的CdTe薄膜在N2气氛中500℃下退火1个小时,然后缓慢冷却至室温。经测试分析,热处理对晶格表面缺陷的恢复有很重要的作用。最后,利用XRD、SEM、紫外可见分光光度计及Hall测试系统研究其结构,表面形貌和光电性能。结果表明,通过离子注入的方法在纯CdTe薄膜上掺杂Sb(In)离子可以改善CdTe薄膜的结晶性能、掺杂使CdTe薄膜的光能隙变少。Sb(In)掺杂在CdTe薄膜中占据了Te(Cd)的位置起受主(施主)作用,其电导性能大大提高,且显P(N)型导电。
郭福强, 张保花[9]2010年在《浅谈CdTe薄膜的制备方法及掺杂改性研究》文中指出Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物碲化镉(CdTe)因其具有良好的光电性质,而成为制备高效率、低成本的多晶薄膜太阳电池理想的吸收层材料。广泛的应用其制备是前提,CdTe薄膜的制备方法较多,主要有:CSS法(closed-space sublimation,近距离升华);电沉积(ED)法;溅射法;喷涂法和真空蒸发法等。采用不同的制备技术对CdTe薄膜样品的结构与性质有较大差异,本文研究了CdTe薄膜的结构特性,比较制备工艺较成熟且效率较高的常用方法的优缺点,并系统讨论了CdTe薄膜的掺杂改性研究。
武莉莉[10]2001年在《CdTe/CdS多晶薄膜及其异质结界面的研究》文中研究指明本论文的研究内容系“九五”科技攻关项目——《Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体多晶薄膜太阳电池的研制》的一部分。论文以CdTe／CdS薄膜及其异质结为研究对象，目的在于： 1．研究CdCl_2气相退火对CdS薄膜微结构、能隙宽度、电导率的影响。 2．找出CdTe薄膜的最佳退火条件。 3．探索氧气在近空间升华沉积CdTe薄膜过程中的作用。 通过系统研究，获得以下主要成果： 1．首次发现无CdCl_2处理的CdS膜在410℃退火后出现金属镉的衍射峰。退火使CdS薄膜的光能隙从刚沉积的2.51ev减小到2.40eV左右，接近CdS单晶的值(2.42eV)。410℃退火30分钟的CdS薄膜的光、暗电导比最大，电学性能最好。CdS薄膜的光电导衰变曲线经过拟合，可以反映出薄膜内部杂质缺陷态的相对多少。 2．获得了CdTe薄膜的最佳退火条件——380℃+CdCl_2处理。观察到CdTe薄膜的再结晶过程发生在退火380℃附近。综合光致发光(PL)谱和Ⅰ-Ⅴ曲线分析得到，380℃退火后的CdTe膜表面和CdTe／CdS界面的缺陷态密度最低，异质结的电学性能最好。CdCl_2有助于减少表面、界面的缺陷态密度，从而提高短路电流。 3．在CSS(close space sublimation)沉积CdTe时，Ar+O_2气氛中生长的CdTe薄膜比Ar气氛中生长的更致密。且氧气的参与显着提高了器件的开路电压。
参考文献：
[1]. 近距离升华（CSS）法制备CdTe薄膜及其性能研究[D]. 李锦. 新疆大学. 2002
[2]. CSS法制备CdTe薄膜的掺杂性质研究[D]. 马灵灵. 新疆大学. 2007
[3]. 近距离升华制备织构可控CdTe多晶薄膜与CdTe纳米薄膜及Rietveld结构精修[D]. 尚飞. 新疆大学. 2008
[4]. 稀土离子注入CSS法制备的CdTe薄膜掺杂性能研究[D]. 侯娟. 新疆大学. 2006
[5]. 近距离升华制备CdTe掺Te薄膜的结构与电性能研究[J]. 李锦, 郑毓峰, 戴康, 徐金宝, 陈树义. 无机材料学报. 2003
[6]. 射频磁控溅射法制备CdO/CdTe薄膜太阳能电池[D]. 王国昌. 杭州电子科技大学. 2011
[7]. CdTe薄膜的制备方法比较及其结构性能研究[J]. 李锦, 郑毓峰, 徐金宝, 孙严飞, 陈树义. 功能材料. 2002
[8]. 金属离子束注入对碲化镉薄膜材料的改性研究[D]. 匡代洪. 新疆大学. 2006
[9]. 浅谈CdTe薄膜的制备方法及掺杂改性研究[J]. 郭福强, 张保花. 昌吉学院学报. 2010
[10]. CdTe/CdS多晶薄膜及其异质结界面的研究[D]. 武莉莉. 四川大学. 2001
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