硫化镉及其铜掺杂薄膜的制备与性质研究.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论硫化镉及其铜掺杂薄膜的制备与性质研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：杨军材料物理与化学王德亮教授二。一二年四月文fIIIiIiirlrl)llllllllllllllllllll41111111111IIIY2126364UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationforMaster’SdegreePreparationandPropertiesofCdSandCu·—dopedfilmsAuthor’SName：Speciality：Supervisor：F

2、inishedtime：hetlJunYangMaterialsPhysicsandChemistryProf．DeliangWangApril18m，2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：翅呈签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，

3、即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。留么开口保密(——年)作者签名：超重导师签名：签字日期：摘要CdS／CdTe薄膜太阳能电池由于其高转化效率、性能稳定、成本低廉等优点得到了国际光伏界的广泛关注。其中CdS薄膜作为CdTe电池的N型层和窗口层，其质量直接影响CdTe薄膜的制备以及电池的光电转化效率和

4、寿命。在制备CdS薄膜的众多方法中化学水浴法(CBD)由于其成本低廉、工艺简单且易于实现大规模生产而受到人们的重视。本论文主要研究了水浴法制各CdS过程中各参数对薄膜沉积的影响以及Cu掺杂对于CdS薄膜结构和性质的影响。第一章首先介绍了太阳能电池的发展历史以及其工作的基本原理，然后介绍了CdTe薄膜太阳能电池的发展以及电池中各层薄膜的作用，最后简要介绍了CdTe薄膜太阳能电池中的背接触问题。第二章用化学水浴法制备了CdS薄膜，研究了用不同镉源体系制备的CdS薄膜性质的差别，以及溶液pH值和水浴温度对薄膜沉积过程的影响。实验结果显示乙酸镉体系制备的CdS

5、薄膜的性质优于硫酸镉体系。对化学浴沉积法制备CdS的工艺进行了改进。第三章采用化学浴沉积法在FTO(Sn02：F)／Glass衬底上制备了Cu掺杂的CdS薄膜。用等离子体原子发射光谱(ICP．AES)测得不同Cu掺杂浓度的薄膜中Cu／Cd原子比分别为0．5％、1．5％、5％。通过XRD、SEM、PL研究了Cu掺杂前后CdS薄膜的PL谱及晶体结构特征。Cu掺杂对于CdS薄膜的PL发光有明显的影响，主要使其PL发光淬灭。Cu在CdS中主要以替代方式占据Cd原子位置形成受主点缺陷Cucd。Cu掺杂会阻碍CdS在CdCl2热处理过程中的再结晶，导致薄膜晶粒尺寸

6、较小，结晶性变差。用Cu掺杂的CdS薄膜作为N一型层制备CdTe太阳能电池，Cu掺杂浓度增加时CdS／CdTe界面质量明显变差。同时Cu在CdS中形成的受主点缺陷Cucd会产生一个势垒，阻碍电子的传输，其I—V曲线会有明显的“Roll．Over”现象，导致电池转换效率和开路电压降低。关键词：硫化镉多晶薄膜化学浴沉积光致发光谱铜掺杂碲化镉薄膜太阳能电池摘要ⅡAbstractAbstractCadmiumtelluride(CdTe)solarceIlattractwideattentionbecauseoftheirhighconversioneffic

7、iency,stableperformanceandlowcost．TheCdSthinfilmsinCdS／CdTeareusednotonlyforn-typematerialbutalsoforwindowmaterial．thequalityofCdSthinfilmwouldaffectthepreparationofCdTeandlimittheefficiencyandlifetimeofsolarcells．CdSthinfilmshavebeenpreparedbyawiderangeofmethods，amongthesemetho

8、ds，chemicalbathdepositionattractwideattentionbe