CdS/(Pr,Gd,Dy,Y)/CdS多层薄膜与掺Sb-ZnTe薄膜的制备及其性能研究

【摘要】本文以CdTe太阳电池制备工艺中两项关键性技术——窗口层CdS与背接触层ZnTe的制备为基础进行研究。主要内容如下：1.采用化学水浴法(CBD)两次沉积CdS,制备了结构为CdS/CdS的薄膜,并利用真空蒸发工艺在两层CdS薄膜之间沉积一层稀土单质层,制备了含有不同厚度稀土中间层的CdS/Pr/CdS、CdS/Gd/CdS、CdS/Dy/CdS、CdS/Y/CdS薄膜。研究了不同稀土元素、稀土层厚度及热处理条件对薄膜的结构、形貌、组分、光学和电学性质等的影响。结果表明：实验制备的CdS/CdS薄膜为立方晶系闪锌矿结构,沿(111)晶面择优生长,属于富Cd型CdS薄膜,导电类型为N型,其载流子浓度和电阻率分别为4.710×1014cm-3和7.286×103Ω·cm。对于沉积稀土层的CdS薄膜,其中Pr层的沉积并没有改变CdS薄膜的物相结构但使其衍射峰强度增加,立方相增强,而且薄膜的导电类型会随着Pr层厚度的增加而发生改变；Gd、Dy、Y中间层的沉积则使CdS薄膜出现微弱的六方相结构,但并未改变其导电类型。沉积稀土层后CdS薄膜的电阻率可降低一个数量级,而且载流子浓度也明显增加。测试表明沉积稀土单质层后CdS薄膜的晶粒尺寸增大,薄膜表面形貌得到改善,致密性提高,并且组分有趋于理想化学配比的趋势。通过沉积不同厚度的稀土层可以调节CdS薄膜在可见光范围的光透射特性,使其透过率增大；但对℃dS薄膜光学带隙的影响很小。相比于CdS/(Pr,Dy,Y)/CdS样品,CdS/Gd/CdS薄膜更适合作为CdTe太阳电池的窗口层。2.采用真空蒸发工艺在玻璃衬底上分别沉积ZnTe薄膜和掺Sb-ZnTe薄膜,并将制备的薄膜样品在氮气气氛下进行热处理。利用XRD、SEM、霍尔效应测试仪、紫外-可见分光光度计等对薄膜的晶体结构、表面形貌、元素组成以及电学、光学性能进行表征,研究Sb掺杂浓度和不同的热处理条件对薄膜性能的影响。结果表明,未掺杂的ZnTe薄膜为沿(111)晶面择优生长的立方相闪锌矿结构,导电类型为P型。掺Sb后ZnTe薄膜的导电类型和晶体结构并没有发生改变,但薄膜衍射峰强度随着掺Sb浓度的增加而降低；Sb含量直接影响着Sb在ZnTe中的存在形式,并且掺Sb后抑制了薄膜中Te和Zn的结合,使薄膜富Te现象更加明显；薄膜的光学透过率和光学带隙取决于Sb的掺杂浓度和退火温度,并且掺Sb后ZnTe薄膜的载流子浓度增加,导电能力明显增强。
【作者】邹凯；
【导师】李蓉萍；
【作者基本信息】内蒙古大学，物理电子学，2014，硕士
【关键词】CdS薄膜；化学水浴法；稀土层；掺Sb-ZnTe薄膜；真空蒸发；CdTe太阳电池；

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