具有高阻抗本征SnO2过渡层的CdS/CdTe多晶薄膜太阳电池

采用超声喷雾热解法制备了具有高阻抗的本征SnO₂透明导电膜，将其运用在CdS层减薄了的CdS/CdTe多晶薄膜太阳电池中，对减薄后的CdS薄膜进行了XRD,AFM图谱分析，并对电池进行了光、暗I-V，光谱响应和C-V测试.结果表明，在高阻膜上沉积的减薄CdS薄膜(111)取向更明显，但易形成微孔.引入高阻层后，能消除CdS微孔形成的微小漏电通道，有效保护p-n结，改善了电池的并联电阻、填充因子和短波响应，使载流子浓度增加，暗饱和电流密度减小，从而电池性能得到改善，电池转换效率增加了14.4%. 关键词： CdTe电池 过渡层 效率     

图谱分析退火对本征SnO2多晶薄膜性能的影响

提高CdTe太阳电池转换效率的有效途径之一是适当减薄CdS窗口层,减薄了的CdS层会严重影响电池性能,解决方法是在窗口层和透明导电膜之间加一层高阻本征SnO2薄膜。采用反应磁控溅射制备了具有高阻抗的本征SnO2薄膜,并对其进行了后处理,利用XRD,XPS等方法研究了退火前后薄膜的结构,成分及表面化学状态的变化。结果表明:经N2/O2=4:1气氛550℃(0.5h)退火后,样品由非晶态转变为四方相结构的多晶薄膜,具有(110)择优取向;XPS分析表明退火后薄膜的氧含量增加、O(1s)峰向低能方向移动,SnO被氧化成SnO2,使得薄膜的透过率增大,退火后的本征SnO2高阻膜非常适合作为过渡层应用于CdTe太阳电池中。     

氧对于在Ar/O氛围下用近空间升华法制备的CdS薄膜的影响

采用近空间升华法（CSS）在氩/氧气氛中制备了硫化镉（CdS）多晶薄膜.利用XRD,XPS,AFM,UV-VIS光谱和四探针技术等测试和分析手段系统研究了氧对薄膜的成分、结构、光学和电学等性质的影响.结果表明,用近空间升华法制备的CdS薄膜具有六方相结构,膜层致密、均匀,平均晶粒大小约为40 nm,富硫.氧掺入后部分与镉生成氧化镉,并随着氧含量的增加,薄膜的成分有趋于化学计量比的趋势,光学带隙加宽,光暗电导比增加.此外,还利用扫描电镜（SEM）观察了CdS/CdTe断面结合光谱响应（QE）的结果讨论了氧对CdS/CdTe界面互扩散的影响.发现,随着CdS薄膜制备气氛中氧分压的升高,CdS/CdTe界面的互扩散程度降低,有利于提高器件在500—600 nm波长范围内的光谱响应.认为,氧含量的增加不但使CdS薄膜在光伏应用方面的质量得到改善,而且CdTe太阳电池器件中的CdS/CdTe界面也得到了优化. 关键词： CdS多晶薄膜 近空间升华法 窗口层 界面     

ZnS/CdS复合窗口层对CdTe太阳能电池短波光谱响应的影响

采用磁控溅射法制备了ZnS/CdS复合窗口层,并将其应用于CdTe太阳能电池。对所制备薄膜的形貌和结构等进行了研究。测试了具有不同窗口层的CdTe太阳电池的量子效率和光Ⅰ-Ⅴ特性,分析了ZnS薄膜制备条件对CdTe电池器件性能影响;研究了CdS薄膜厚度和ZnS/CdS复合窗口层对短波区透过率以及CdTe太阳电池的光谱响应的影响。着重研究了具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe太阳电池的短波光谱响应。结果表明,CdS窗口层厚度从100 nm减至50 nm后,其对短波区光子透过率平均提高了18.3%,CdTe太阳电池短波区光谱响应平均提高了27.6%。衬底温度250 ℃条件下制备的ZnS晶粒尺寸小于室温下制备的ZnS。具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe电池中,采用衬底温度250 ℃沉积ZnS薄膜来制备窗口层的电池器件,其性能要优于室温下沉积ZnS制备窗口层的电池器件。这说明晶粒尺寸的大小对电子输运有一定影响。在相同厚度CdS的前提下,具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe电池比具有CdS窗口层在短波的光谱响应提高了约2%。这说明ZnS/CdS复合窗口层能够做到减少对短波光子的吸收,从而使更多的光子被CdTe电池的吸收层吸收。     

基于GaSb/CdS薄膜热光伏电池的器件设计

基于GaSb薄膜热光伏器件是降低热光伏系统成本的有效途径之一, 本文主要针对GaSb/CdS薄膜热光伏器件结构进行理论分析. 采用AFORS-HET软件进行模拟仿真, 分析GaSb和CdS两种材料各自的缺陷态密度、界面态对电池性能的影响. 根据软件模拟可以得知, 吸收层GaSb的缺陷态密度以及GaSb与CdS之间的界面态密度是影响电池性能的重要因素. 当GaSb缺陷态增加时, 主要影响电池的填充因子, 电池效率明显下降. 而作为窗口层的CdS缺陷态密度对电池性能影响不明显, 当CdS缺陷态密度上升4个数量级时, 电池效率仅下降0.11%.     

CdTe太阳电池前电极SnO2:F/SnO2复合薄膜性能分析

减薄CdS窗口层是提高CdS/CdTe太阳电池转换效率的有效途径之一,减薄窗口层会对器件造成不利的影响,因此在减薄了的窗口层与前电极之间引入过渡层非常必要.利用反应磁控溅射法在前电极SnO₂:F薄膜衬底上制备未掺杂的SnO₂薄膜形成过渡层,并将其在N₂/O₂=4 ∶1,550 ℃环境进行了30 min热处理,利用原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外分光光度计对复合薄膜热处理前后的形貌、结构、光学性能进行了表征,同时分析了复     

化学水浴法制备大面积CdS薄膜及其光伏应用

采用化学水浴法制备了大面积CdS多晶薄膜,研究了薄膜的形貌、结构和光学性质,结果表明,大面积CdS多晶薄膜具有良好的均匀性,通过优化CdS多晶薄膜,制成了不同CdS窗口层厚度的CdTe小面积太阳电池,减薄CdS薄膜可有效提高器件的短路电流,改善器件性能.随后,在面积30cm×40cm的衬底上制备了全面积为993.6cm²的CdTe太阳电池组件,其27个集成单元的电学性质较为均匀,太阳电池组件的光电转换效率8.13%. 关键词： 化学水浴法(CBD) CdS薄膜 CdTe太阳电池 CdTe太阳电池组件     

碲化镉薄膜太阳电池中的关键科学问题研究

文章对CdTe薄膜太阳电池中的4个关键科学问题进行了讨论,并对电池器件的性能进行了研究,其中包括高质量硫化镉薄膜、背接触层、CdS/CdTe界面和CdCl2热处理性能的研究.文章作者研究了背电极接触层中Cu掺杂含量对电池性能的影响,通过改变背接触层中Cu的含量,可以改变Cu与Te反应产生的物相成分,从而发现以Cu1.4Te为主导的背接触缓冲层能有效地减少电池I—V曲线中的“翻转”(roll-over)现象,同时能有效地降低背接触势垒.此外,还研究了CdS/CdTe界面的CdCl2热处理反应,发现当热处理温度高于350℃时,CdS与CdTe之间的互扩散开始发生,此温度对应于CdS由立方相转变为六方相;而在550℃热处理后,S和Te互扩散形成的CdSxTe1-x化合物,其x值高达11％.通过优化电池制备工艺,获得了在AMl.5标准光源下高达14.6％的CdTe电池转换效率.     

不同环境下硫化镉/铜基薄膜异质结退火对太阳电池性能调控

高效铜基薄膜太阳电池通常采用无机n型半导体材料CdS作为缓冲层,因此,缓冲层与吸收层之间的界面质量和能带匹配对载流子的收集利用至关重要.在优化CdS基础工艺的基础上,在含硫气氛下对硫化镉/铜基薄膜异质结进行退火的策略进一步提高CdS薄膜质量,并将其应用到铜基太阳电池,调控铜基薄膜电池p-n异质结能带匹配.研究表明, CdS薄膜在含硫的惰性气氛中退火可以有效提高CdS薄膜的结晶质量并抑制CZTS/CdS异质结界面的非辐射复合,器件的开路电压得到大幅提升,最高可达718 mV.在器件效率方面,基于溅射法的CZTS太阳电池效率从3.47%提升到5.68%,约为不退火处理的2倍.该研究为铜基薄膜太阳电池器件实现高开路电压提供了可靠的工艺窗口.同时,有力地说明了退火气氛选择对于CdS质量以及CZTS/CdS异质结能带匹配的重要性,除了界面互扩散以外,对薄膜材料组分及其结晶性等均实现了调控.     

Cu掺杂对CdS薄膜结构、光致发光及CdS/CdTe电池性能的影响

采用化学浴沉积(CBD)法在FTO(SnO2∶F)/Glass衬底上制备了Cu掺杂的CdS薄膜.用电感耦合等离子体-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％.分别用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光致发光谱(PL)、紫外-可见-近红外反射透射谱对薄膜样品进行表征.研究了Cu掺杂对CdS薄膜的晶体结构,微观形貌以及体内点缺陷的影响.用Cu掺杂的CdS薄膜作为N型层制备CdTe太阳能电池,研究了CdS层中Cu对电池性能的影响.