氧气含量对射频磁控溅射方法制备的NiO∶Cu/ZnO异质pn结的光电性能的影响

利用磁控溅射方法改变氧气含量制备了一系列NiO∶Cu/ZnO异质pn结。实验结果表明,氧含量对NiO∶Cu/ZnO异质pn结电学影响很大。相对于纯氩溅射,引入一定氧气(O2/(Ar+O2)比例为30%)后,NiO∶Cu/ZnO异质pn结的整流特性明显得到改善。与此同时,NiO∶Cu/ZnO异质pn结的光透过率也从40%增大到80%。这可能是由于氧气的轻量引入致使NiO∶Cu/ZnO异质pn结的结晶得到改善,薄膜内缺陷减少所致。进一步提高氧气含量,直到O2/(Ar+O2)比例至80%后,异质结的整流特性有所削弱,这可能是由于过多氧气的引入造成薄膜缺陷再次增多,进而影响到异质结的整流特性。这一结论得到了EDS、XRD、AFM和UV结果的支持。     

Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池的研究进展

介绍了近年来低成本Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池方面的研究进展.应用于光伏器件的吸收层材料Cu_2O是直接带隙半导体材料,天然呈现p型;其原材料丰富,且对环境友好.Cu_2O/ZnO异质结太阳电池结构主要有平面结构和纳米线/纳米棒结构.纳米结构的Cu_2O太阳电池提高了器件的电荷收集作用;通过热氧化Cu片技术获得的具有大晶粒尺寸平面结构Cu_2O吸收层在Cu_2O/ZnO太阳电池应用中展现出了高质量特性.界面缓冲层(如i-ZnO,a-ZTO,Ga_2O_3等)和背表面电场(如p~+-Cu_2O层等)可有效地提高界面处能级匹配和增强载流子输运.10 nm厚度的Ga_2O_3提供了近理想的导带失配,减少了界面复合;Ga_2O_3非常适合作为界面层,其能够有效地提高Cu_2O基太阳电池的开路电压V_(oc)(可达到1.2 V)和光电转换效率.p~+-Cu_2O(如Cu_2O:N和Cu_2O:Na)能够减少器件中背接触电阻和形成电子反射的背表面电场(抑制电子在界面处复合).利用p型Na掺杂Cu_2O(Cu_2O:Na)作为吸收层和Zn_(1-x)Ge_x-O作为n型缓冲层,Cu_2O异质结太阳电池(器件结构:MgF_2/ZnO:Al/Zn_(0.38)Ge_(0.62)-O/Cu_2O:Na)光电转换效率达8.1%.氧化物异质结太阳电池在光伏领域展现出极大的发展潜力.     

ZnO∶Al薄膜中本征缺陷对光电效应的影响

在直流溅射法制备ZnO薄膜的过程中 ,通过合适选取溅射时氧氩的压力比 ,可以显著提高所得n ZnO p Si异质结的光生短路电流 ,并且对该异质结的光生开路电压没有明显影响 ,从而可以用这种方法明显提高其光电转化能力。即使是在已经进行了n型掺杂的ZnO薄膜 (这里为ZnO∶Al)中 ,改变溅射时氧氩比对光电效应的影响也很明显。通过实验 ,已经证实了产生这种现象的原因是溅射时氧氩比的改变导致了ZnO薄膜内部的本征缺陷浓度的改变 ,使得载流子浓度变化而导致的结果。在氧氩压力比约为 1∶3时 ,光电转化效率最高     

ZnO:Al薄膜中本征缺陷对光电效应的影响

在直流溅射法制备ZnO薄膜的过程中,通过合适选取溅射时氧氩的压力比,可以显著提高所得n-ZnO／p-Si异质结的光生短路电流,并且对该异质结的光生开路电压没有明显影响,从而可以用这种方法明显提高其光电转化能力。即使是在已经进行了n型掺杂的ZnO薄膜(这里为ZnO：Al)中,改变溅射时氧氩比对光电效应的影响也很明显。通过实验,已经证实了产生这种现象的原因是溅射时氧氩比的改变导致了ZnO薄膜内部的本征缺陷浓度的改变,使得载流子浓度变化而导致的结果。在氧氩压力比约为1：3时,光电转化效率最高。     

ZnO/Si异质结的光电转换特性研究

利用直流反应溅射方法在p型Si衬底上生长掺Al的n型ZnO薄膜,测量了由n型ZnO薄膜和p型Si衬底组成的异质结在黑暗和光照条件下的I-V特性,结果表明该异质结具有优良的整流特性,而且在光照条件下的反向电流迅速增大并很快趋于饱和.通过测量ZnO薄膜的光电流和异质结的光电压的光谱响应,初步分析了异质结的光电转换机理.测量结果显示,在入射光波长为380nm时光电流强度明显下降,反映出光电流与ZnO薄膜禁带宽度的密切关系;同时还发现,在与ZnO禁带宽度相对应的波长前后所产生的光生电压方向相反.推测这一现象与异质结的能带结构密切相关. 关键词： ZnO薄膜 异质结 光电转换 光谱响应     

用电化学沉积法制备ZnO/Cu2O异质p-n结

由于P型ZnO的制备仍然存在一定的困难,限制了ZnO在光电方面的应用,尤其是在发光二极管和激光器的实际应用,目前利用P型的透明半导体氧化物与n型ZnO制备异质p-n结,成为新的研究热点。选择P型导电Cu2O与ZnO制备出异质p-n结。Cu2O是一种典型的P型半导体材料,禁带宽度为2．1eV,可见光范围的吸收系数较高。首次利用电化学沉积的方法制备了ZnO／Cu2O异质p-n结,研究了电沉积ZnO,Cu2O的生长机制和ZnO／Cu2O异质结的结构、光学和电学特性。     

ZnO薄膜的掺杂及其结型材料的研究进展

ZnO薄膜作为一种多用途的半导体材料，一直受到国内外学术界的广泛关注，尤其是自1997年发现ZnO薄膜的室温紫外光发射以来，ZnO薄膜的制备及其光电子特性的研究成为新的研究热点，几年来，研究进展非常迅速，巳报道了结型电致发光器件和光电探测器件的初步研究结果，文章结合作者的工作，综述了目前国内外对ZnO薄膜的掺杂以及ZnO异质结和同质p-n结制备方面的研究状况。     

ZnO/P-Si异质结的光电特性研究

利用脉冲激光沉积方法在P-Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,制备ZnO/P-Si异质结,研究衬底温度对异质结光电特性的影响.结果表明,在400℃,500℃,550℃和600℃下生长ZnO制备的异质结都有一定的整流特性,反向暗电流随着衬底温度的升高略有增加,在550℃下制备的样品具有最明显的光电效应.ZnO/P-Si异质结对可见光和紫外光呈现出不同的响应性.在可见光照射下,光电流随反向偏压急剧增大,偏压增大到某一值时,光电流增速变小,而在紫外光下,光电流有逐渐增大的趋势.根据ZnO的透射谱认为,可见光和紫外光是异质结不同的耗尽区诱导电子-空穴对产生光电流的.     

籽晶层对喷雾热分解法生长ZnO薄膜结晶质量和光电性能的影响

通过脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)衬底上沉积一层高质量的ZnO籽晶层,在籽晶层上进一步采用超声喷雾热分解(USP)法生长ZnO薄膜,研究了籽晶层对ZnO薄膜结晶质量和ZnO/Si异质结光电特性的影响。研究结果表明,在籽晶层的诱导作用下,USP法生长ZnO薄膜由多取向结构变为(002)单一取向,结晶性能得到了显著改善;籽晶层上生长的薄膜呈现出垂直于衬底生长的柱状晶结构,微观结构更加致密。通过研究紫外光照前后ZnO/Si异质结的整流特性,发现引入籽晶层后,反向偏压下异质结的光电响应显著增加,并且在开路状态下出现明显的光伏效应。     

退火温度对电子束蒸发沉积Cu_2O薄膜性能的影响

近年来,钙钛矿太阳电池(PSCs)得到了迅猛发展,而无机空穴传输材料(IHTMs)的使用可进一步降低电池的成本,提高电池的稳定性.本文通过电子束蒸发制备了Cu_2O薄膜,研究了空气中退火温度及时间对薄膜组成、结构及光电性能的影响,并构筑了p-i-n反型平面异质结钙钛矿太阳电池.研究发现:由于热解作用,直接通过电子束蒸发制备的薄膜为Cu_2O和Cu的混合物;而在空气中经过退火后,由于氧化作用,随着退火温度的升高,薄膜的组分由混合物转变为纯的Cu_2O,再转变成纯的CuO.通过控制退火温度制备的Cu_2O薄膜的光学带隙约为2.5 eV,载流子迁移率约为30 cm~2·V~(-1)·s~(-1).应用于PSCs,薄膜的最佳厚度为40 nm,但电池性能低于PEDOT:PSS基的PSCs.这主要是由于钙钛矿前驱液在Cu_2O薄膜的润湿性较差,吸收层中有大量微孔洞存在,致使漏电流增强,电池的性能降低.然而,当采用Cu_2O/PEDOT:PSS双HTMs设计时,由于PEDOT:PSS对Cu_2O具有较强的腐蚀作用,使电池性能恶化.