cbd法和ed法制备cds薄膜的研究

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1、CBD法和ED法制备CdS薄膜的研究摘要：铜铟镓硒薄膜光伏电池（CuIn1-xGaxSe2，简称CIGS）是上个世纪发展最为迅速的清洁的新型薄膜太阳能电池之一。自1974年Bell实验室制备出第一块CIS太阳能电池以来，该类电池得以迅速地研究、发展。CIGS是在CIS材料的基础上通过少量的Ga替代In而形成的属于黄铜矿结构的直接带隙半导体材料。由于在膜厚方向调整Ga的含量以形成梯度带隙半导体，进而扩大从红外到可见光响应光谱的范围，短波光子得以有效利用，CIGS薄膜太阳电池的转换效率得以大幅度的提高，因而成为最有前途的薄膜光伏材料，竞相成为各国

2、学者的研究热点。在CIGS薄膜光伏电池中，窗口层ZnO薄膜和吸收层CIGS薄膜直接接触的太阳能电池的转换效率不高，若在两者之间添加一个缓冲层，将极大的提高电池的转换效率。目前最常用和最高效率的缓冲层是Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体CdS薄膜，它是N型直接带隙半导体，单晶禁带宽度为2.42eV，它在吸收层和窗口层之间形成过渡，减小两者之间的带隙台阶和晶格失配、调整导带边失调值以及改善P-N结质量和电池性能具有重要作用。那么如何获得性能好的缓冲层是该电池研究的一个热点。本实验采用化学水浴沉积（CBD）和电沉积（ED）制备CdS薄膜。CBD法是以乙酸铵、乙酸

3、镉、硫脲和氨水为原料，在钠钙玻璃上以自旋的方式沉积CdS薄膜，分析了乙酸镉和硫脲的浓度以及磁场对薄膜的结构和性能的影响；ED法，分析介质和电解质浓度对CdS薄膜的结构和性能的影响，并提出了硫体系下电沉积CdS薄膜的机理。实验结果表明：在CBD法制备CdS薄膜时，随着乙酸镉浓度和硫脲浓度的增加，CdS薄膜的晶粒先增大后减小，薄膜呈H(002)面优先生长，对可见光的平均透过率呈现先增大后减小的规律，最佳浓度配方为：乙酸镉6×10-3mol/L，乙酸铵2×10-3mol/L，硫脲1×10-2mol/L，磁场也能促进薄膜晶粒的长大，厚度显著增加，平均

4、透过率和禁带宽度均下降；而在Reline离子液水溶液中电沉积得到的CdS薄膜有稳定的六方相存在，薄膜致密，相比纯水和纯Reline离子液体介质中的薄膜晶粒大，平均透过率最高，禁带宽度也最大，降低CdCl2的量，薄膜中镉的含量降低，晶粒减小，透过率显著降低。第一章绪论进入新世纪后，随着世界人口的不断增长、常规能源的日益消耗以及环境污染问题的日益突出，清洁可再生能源的开发和利用越来越成为人们关注的重点[1]。能源短缺成为阻碍人类可持续发展并急需解决的问题之一。现今，主要使用的常规能源依然是化石燃料等，根据统计，按照目前的消耗速度，世界已探明储量的

5、常规能源的使用仅能满足近百年，如不尽早设法解决化石能源的替代能源，人类就有可能面临能源枯竭的危机局面。同时，化石燃料能源的使用还带来一系列环境问题。因此，依靠科技发展，改变现有能源结构，大力开发可再生清洁能源势在必行，受到各国政府的重视。太阳能凭借着廉价、清洁、取之不尽等特点成为研究热点。近几年的平均增长速率高达50%，2011年全球光伏产量为37.5Go）、光吸收层（CIGS）、缓冲层（CdS）、窗口层或透明导电层（本征ZnO或Al掺杂ZnO）、顶电极（Ni/Al）、减反射层（MgF2）。第五章结论本实验分别采用CBD和ED制备CdS薄膜，

6、讨论了配方对薄膜的结构及性能的影响，并对比了两种方法制备的CdS薄膜的结构和性能。CBD法制备CdS薄膜得到以下结论：1、随着乙酸镉浓度的增加，CdS薄膜的结晶度先增大后减小，颗粒尺寸先增大后减小，平均透过率也先增大后减小，0.006mol/L时薄膜性能最佳。2、随着硫脲浓度的增加，CdS薄膜的结晶度先增大后减小，颗粒尺寸先增大后减小，平均透过率也先增大后减小，0.01mol/L时性能最佳。经对比实验研究发现，乙酸镉、乙酸铵和硫脲的配比为6:2:10时，性能达最佳。3、在最佳配方的基础上，外加50mT和140mT的磁场以改变薄膜生长情况，发现

7、薄膜的结晶性能逐渐提高，晶粒增大，膜的致密性提高；薄膜的粗糙度先增大后减小，50mT时，粗糙度最大为5.74nm；薄膜的禁带宽度和厚度增大，厚度最大为219.9nm，薄膜表面电阻先增大后减小。ED法制备CdS薄膜得到以下结论：1、经红外光谱和拉曼光谱测试所合成的液体，证实该液体为Reline离子液体；Reline离子液体的电化学窗口为2.43V，随着温度的升高，Reline离子液体的粘度逐渐减小，电导率逐渐增大。2、水和Reline离子液体反应介质中制备的CdS薄膜为立方晶相，而Reline离子液水溶液介质中制备的CdS薄膜为立方和六方混合相

8、，Cd/S最大，为1.2，薄膜晶粒3、最大，平均透过率最大，禁带宽度也最大，为2.426eV，厚度最小，为113.4nm。4、在Reline离子液水溶液反应介质中，