大面积CdS薄膜的沉积及其性质研究

采用化学水浴法(CBD)在30 cm x 40 cm TCO衬底上沉积了CdS多晶薄膜,研究了薄膜性质,并应用于太阳能光伏电池,制成了许多独立的小面积CdS/CdTe薄膜太阳电池.结果表明:刚沉积的CdS多晶薄膜性质具有较好的均匀性,适宜于制作大面积CdS/CdTe薄膜太阳电池组件.     

一种用于制冷的新型太阳能电池——CdS／CdTe

CdS/CdTe多晶薄膜电池是一种利用CdS的优良窗口效应和CdTe良好的光电转换而做成的一种层叠的异质结薄膜太阳电池，是适用于制冷、新型、高效率、低成本的太阳能电池，具有低缺陷、能隙大、稳定性好的特点，并且制作工艺简单、经济，易于大面积沉积，而且还具有环保价值。综述了CdS/CdTe多晶薄膜太阳能电池的特性及它的发展，同时还归纳了一些适应大面积和低成本的生产工艺。     

二步法硫化镉薄膜的制备及性能研究

基于化学水浴法,采用氯化镉、氯化铵、氨水和硫脲溶液体系,通过二步法在导电玻璃上制备了CdS薄膜。系统地研究了二步法生长的膜厚比对CdS薄膜厚度、形貌、结构和光学性能的影响。结果表明,制得CdS薄膜为立方闪锌矿结构,随着85℃与75℃生长时间比的优化,表面粗糙度减少,表面结构致密,结晶性能显著提高,可见光波段透过率明显提高。     

在SiO2衬底上生长多晶Ge薄膜的结晶机制研究

在低温条件下生长的多晶Ge薄膜在光伏器件和电子器件领域具有非常广泛的应用。在实验研究中,利用Al诱导结晶的生长方法在200℃的低温条件下,在SiO_2衬底上生长出结晶质量很好的多晶Ge薄膜。实验中,特意在Al薄膜和非晶Ge薄膜之间生长了一层很薄的GeO_x扩散控制层。研究发现,在Al/a-Ge双层薄膜样品中,当Al薄膜与非晶Ge薄膜完成层交换后,生长出的多晶Ge薄膜的晶向得到了有效控制。在非晶Ge薄膜转变为多晶Ge薄膜的结晶过程中,通过进一步控制Ge晶颗粒的成核位置和密度以及二维生长的速率就可以制备出微米量级大小的Ge晶颗粒和(111)晶向较好的多晶Ge薄膜。     

后处理对近空间升华法制备CdS薄膜性能影响研究

将近空间升华法（CSS）沉积所得的CdS薄膜进行退火处理,利用XRD、SEM、暗电导温度关系研究不同退火条件对CdS多晶薄膜性能的影响.结果表明退火后CdS多晶薄膜在（002）面上具有择优取向;退火促使再结晶并促进晶粒长大;暗电导(darkσ)随退火温度增加而增加,暗电导激活能(Ea)随退火温度的增加而减少.最后得到较优化的退火条件,获得适合作为CdTe太阳电池窗口层的CdS薄膜.     

基于Al诱导结晶在SiO_2衬底上生长(111)晶向平面多晶Ge薄膜的研究

主要研究在SiO_2衬底上利用Al诱导结晶方法生长50 nm厚的多晶Ge薄膜的过程。研究的重点主要集中在对多晶Ge薄膜进行适当的低温退火处理以及Ge和Al薄膜之间的扩散控制层精准厚度的把握上。当把退火温度控制在325℃、AlO_x扩散控制层的厚度精准到1 nm时,就可以获得多晶Ge薄膜的(111)晶向平面所占的比例超过90%。此外,通过电子背散射衍射(EBSD)测量可以证实,利用该方法生长的多晶Ge薄膜的晶体颗粒的直径有12μm之大。研究结果说明利用Al诱导结晶方法在SiO_2衬底上生长的多晶Ge薄膜,如果将其用于制作电学和光学器件的模板层,将在半导体器件工艺上具有非常好的应用前景。     

磁控溅射制备CdS/ZnO复合薄膜及其光电性能研究

采用射频磁控溅射两步法制备出CdS/ZnO复合膜,并通过XRD、SEM、AFM、UV-vis、IPCE表征了制备的薄膜。SEM及AFM测试表明,相比于单独的CdS薄膜,CdS/ZnO复合膜的表面形成了更加明显的介孔结构;光电转换效率测试表明,相比单独的CdS薄膜,CdS/ZnO复合膜表现出更高的转换效率,0V(vs. Ag/AgCl)偏压下,IPCE值由36.1%(410nm)增大到66.1%(410nm)。光电转换效率的增加一方面是由介孔表面引起的光吸收增加以及表面活性位增多引起;另一方面,两种半导体的复合形成异质结,异质结的形成促进了光生电子-空穴的分离,提高了薄膜的光电转换效率。     

单带差超晶格中ZnS薄膜的制备及其性质

利用射频磁控溅射法制备了单带差超晶格中ZnS薄膜. 通过XRD和AFM的观察,对其结构进行了研究,并确定了制备均匀致密的多晶ZnS薄膜的最佳条件. 此外,对300 ℃和400 ℃衬底温度下的ZnS薄膜的光透过谱和吸收谱进行了对比,计算出了溅射法制备的ZnS薄膜的光能隙分别为3.82 eV、3.81 eV,与理论值一致. 这种高透过率、均匀致密的ZnS薄膜可用于研制新型高效率的单带差超晶格ZnS/CdS/P-CdTe太阳电池.     

真空蒸发法制备CdS薄膜及其性能研究

用真空蒸发法制备了CdS薄膜,用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计、四探针对薄膜的形貌、结构、光电性能进行分析测试.研究结果表明,不同基片温度下所制备的CdS薄膜主要为六方相,CdS薄膜在(002)晶面有高度的择优取向;不同基片温度下的薄膜对可见光的透光率都超过70%;薄膜的电阻率随基片温度的升高而增大;基片温度为50℃时薄膜的Eg为2.41 eV;在200℃退火处理改善了CdS薄膜的质量,结晶度提高,电阻率降低,晶粒尺寸增大;基片温度为50℃时薄膜在200℃退火后的电阻率为255Ω.cm.     

射频磁控溅射制备CdS多晶薄膜及其性能研究

在室温和不同功率下,用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了CdS薄膜.运用探针式台阶仪、x射线衍射分析仪、紫外可见分光光度计、扫描电镜(SEM)等仪器对制备的CdS薄膜进行了表征分析.主要研究讨论了溅射功率对薄膜性质的影响.结果表明:制备的CdS薄膜为立方相和六方相的混合晶相,沿着六方(002)、(004)方向和立方(111)、(222)方向有着明显的择优取向;随着功率的增加,薄膜的厚度增加,晶粒的尺寸增大,光学吸收边红移.通过优化实验参数,在室温、0.6Pa、30W、纯氩气气氛条件下可以制备出结晶性能良好的CdS薄膜,禁带宽度为2.36eV.     

升温过程和气压在近空间升华沉积CdTe多晶薄膜中的作用

近空间升华技术制备CdTe多晶薄膜具有薄膜质量好、沉积速率高、设备简单、生产成本低等优点.采用近空间升华法(CSS)制备的CdTe多晶薄膜,薄膜的结构、性质与整个沉积过程密切相关,其过程受到较多因素的影响.要实现对沉积过程的控制,必须对沉积过程中的热交换、物质输运进行深入的研究.分析近空间沉积的物理机制,通过对装置内的温度进行测量,对升温曲线进行实验研究,优选了温度分布与升温曲线,研究了气压对CdTe薄膜结构、性质的影响.讨论了升温过程、气压与薄膜的初期成核的关系.结果表明:不同气压下沉积的样品均为立方相CdTe,且还出现CdS和SnO2:F的衍射峰,随着气压增加,CdTe晶粒减小,薄膜的透过率下降,相应的吸收边向短波方向移动.采用衬底温度500℃,源温度620℃,沉积时间4min的沉积条件获得了性能优良的CdTe多晶薄膜.     

原子层沉积二硫化钼薄膜的机理及生长薄膜的质量

选择MoCl_5和H_2S作为前躯体,Si和Al_2O_3作为基底,利用原子层沉积制备高质量的MoS_2薄膜.利用X射线能谱仪,对在温度450~490℃下所生长的薄膜进行分析,分析结果表明,氧化铝更适合薄膜的生长,460℃是最佳的生长温度.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱和透射电子显微镜对所生长薄膜的形态和晶体结构进行研究.结果表明,所生长的薄膜厚度均匀一致,100个循环后,薄膜厚度约为20 nm,薄膜的平均生长率为0.2 nm,表面成花瓣片状结构.所生长的2H-MoS_2薄膜,其(002)晶面平行于基底,(002)、(100)、(110)晶面的间距分别为0.62,0.28和0.17 nm,具有完美的六方晶体结构.     

在PI衬底上制备CdS薄膜及其性能表征

介绍用化学水浴法在聚酰亚胺(PI)衬底上沉积铜铟镓硒薄膜太阳电池的缓冲层CdS薄膜. 研究制备CdS薄膜过程中的一些化学反应过程和反应机理,着重研究在沉积过程中,氨水浓度和水浴温度温度对CdS薄膜品质的影响. 经过实验比较得到沉积CdS薄膜的较佳氨水浓度和水浴温度条件为:1.3×10-3 mol/L NH3·H2O,75 ℃水浴温度.     

退火对大面积CdTe多晶薄膜薄膜的影响

对近空间升华法制备的大面积(30×40 cm~2)CdTe多晶薄膜用不同方法进行退火处理,用XRD、C～V、I～V等研究了退火条件,退火方式对薄膜结构和器件性能的影响.结果表明:刚沉积的CdTe多晶薄膜呈立方相,沿着(111)方向择优取,向而退火后(111)(220)(311)等峰都有不同程度的增加.在纯氧气氛下,400℃退火还出现了新峰.随着退火温度的增加,电导激活能降低.经过连续退火装置在400℃下退火30分钟的电池,1/C~2和V成线性关系,具有较高的掺杂浓度、较理想的二极管因子和较高的转换效率.     

化学水浴法制备CdS薄膜的研究

采用化学水浴法在不同衬底上制备了CdS薄膜.测试表明,所制备薄膜具有良好的致密性且晶粒大小均匀、表面平整;随着薄膜厚度的增加,薄膜的结晶质量提高但透过率有所下降;在钠钙玻璃上制备的CdS薄膜的电阻率最小(42.15Ω·cm).将最优工艺制备的CdS薄膜应用于CZTS吸收层上,得到了效率为3.0%且具有高开路电压(701 mV)的CZTS薄膜太阳电池.     

退火温度对溅射Al膜微结构及光学常数的影响

用直流溅射镀膜工艺在室温Si基片上制备了250nm厚的Al膜,并用X射线衍射及反射式椭偏光谱技术,对薄膜的微结构和光学常数在不同退火温度下的变化进行了测试分析。结构分析表明:退火后的Al膜均呈多晶状态,晶体结构仍为面心立方;随着退火温度由室温20℃左右升高到400℃,薄膜的平均晶粒尺寸由22.8nm增加到25.1nm;平均晶格常数(4.047)略比标准值4.04960小。椭偏光谱测量结果表明:2600～8300光频范围内,退火温度对折射率n影响较小,对吸收系数k的影响较为明显。     

单带差超晶格中ZnS薄膜的制备及其性质

近年来，半导体超晶格材料在太阳电池方面的应用，越来越受到人们的广泛重视。本实验利用射频磁控溅射法制备了单带差超晶格中ZnS薄膜。通过XRD和AFM的观察，对其结构进行了研究，并确定了制备均匀致密的多晶ZnS薄膜的最佳条件。此外，对300℃和400℃衬底温度下的ZnS薄膜的光透过谱和吸收谱进行了对比，计算出了溅射法制备的ZnS薄膜的光能隙分别为3.82eV、3.81eV，与理论值一致。这种高透过率、均匀致密的ZnS薄膜可用于研制新型高效率的单带差超晶格ZnS/CdS/P-CdTe太阳电池。     

SnO_2薄膜的化学气相淀积 Ⅱ.SnO_2薄膜的结构和气敏性能

研究了用化学气相淀积方法制备的SnO_2薄膜的组成。晶体结构和气敏性能。发现薄膜为多晶结构,在薄膜生长过程中,(200)、(110)晶面择优生长;薄膜对H_2的气敏灵敏度随温度的升高而增加,并存在一合适的工作温度范围:100～250℃。     

退火温度对La0.8Bi0.2MnO3(LBMO)薄膜结构及性质的影响

用射频磁控溅射方法在Si[100]衬底上沉积了La0.8Bi0.2MnO3多晶薄膜,再在不同温度下进行退火热处理.使用XRD衍射仪、原子力显微镜(AFM)分别对薄膜微结构进行了表征,结果显示薄膜随着退火温度的升高逐渐晶化,晶体结构属于钙钛矿菱形结构;薄膜的表面致密、晶粒大小均匀,850 ℃退火的薄膜晶粒尺寸约40 nm 左右.薄膜的X射线光电子能谱(XPS) 测量表明薄膜中Bi 的价态为Bi3+和Bi5+.经过退火的薄膜在室温300 K、液氮77 K下都存在巨磁电阻效应.850 ℃退火的薄膜,温度为300 K和77 K、磁场为1.5 T条件下,磁电阻分别达到22.50%和26.98%.     

纳米Cu/SiO2薄膜制备及其性能

采用热蒸发在载玻片和SiO_2衬底上沉积约5. 12 nm的Cu薄膜,再用退火炉分别进行100、200、300、400和500℃等5个温度退火,得到不同温度下的纳米Cu薄膜.用原子力显微镜和紫外-可见分光光度计研究不同退火温度对纳米Cu薄膜表面形貌、粒子分布和光学性质的影响.实验结果表明:当纳米Cu薄膜在载玻片上生长Cu颗粒阵列时,需要将退火温度控制在200℃左右;若使纳米Cu薄膜在SiO_2薄膜表面也能生长Cu颗粒阵列,退火温度比没有沉积SiO_2薄膜的衬底高100℃,此时纳米Cu颗粒对应方均根粗糙度为7. 20 nm、峰高(Skewness)为1. 75,以及偏态(Kurtosis)为5. 67,仅透射率略低9%.这样的Cu颗粒阵列更利于做超结构薄膜与完美吸收的顶层纳米金属颗粒.当退火温度为500℃时,载玻片上生长Cu薄膜的透射率出现一个相对稳定的波段,该工艺条件制备出来的纳米Cu薄膜,可以用来制作一些微型芯片,而SiO_2薄膜表面生长使纳米Cu薄膜对应方均根粗糙度为6. 25 nm、峰高为0. 57,以及偏态为2. 66.这样的Cu颗粒阵列不仅能够做大频率光电波吸收,还可以用作全固态电池中电解质上层的导电层.