纳米晶硅的掺杂及表面改性研究(英文)

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法(DMOL3程序),在广义梯度近似(GGA)下,计算了硅纳米晶(Si75H76)在B和P掺杂和乙基(—CH2CH3)、异丙基(—CH(CH3)2)表面改性等情形下态密度、结合能及能隙的变化。结果表明:掺杂对体系的禁带宽度(约3.12eV)几乎没有影响,但会引入带隙态;三配位的B掺杂,在禁带中靠近导带约0.8eV位置引入带隙态,三配位的P掺杂在禁带中靠近价带0.2eV位置引入带隙态;四配位的B掺杂,在禁带中靠近价带约0.4eV位置引入带隙态,四配位的P掺杂在禁带中靠近导带约1.1eV位置引入带隙态;且同等掺杂四配位时体系能量要低于三配位;适当的乙基或异丙基表面覆盖可以降低体系的总能量,且表面覆盖程度越高体系能量越低,但在表面嫁接有机基团过多将导致过高位阻,计算时系统不能收敛。     

ZnTe（ZnTe：Cu）多晶薄膜的XPS研究

用共蒸发法在室温下制备了ZnTe及ZnTe：Cu多晶薄膜，测量了电导率温度曲线，发现不掺杂的ZnTe薄膜的暗电导随温度的增加而线形增加，呈常规的半导体材料特征；掺Cu的ZnTe薄膜在温度较低时，lnσ随温度升高而缓慢增加，随后缓慢降低，达到一极小值，当温度继续升高时又陡然增加，呈现异常现象。用XPS研究了N2气氛下退火前后表面状态，发现不掺Cu的ZnTe薄膜呈现富Te现象。掺Cu后Te氧化明显，以ZnTe形式存在的Te明显减少；ZnTe：Cu薄膜中Zn的含量在退火前后变化明显，退火前，Zn主要以ZnTe形式存在，退火后Zn原子向表面扩散，使表面成分更加均匀，谱峰变宽；退火时，部分Cu原子进入晶格形成CuxTe相，引起载流子浓度变化，导致ZnTe：Cu多晶薄膜的电导温度关系异常。     

CdTe太阳电池中起因于Cu的深能级

在CdTe太阳电池中,易引入并形成Cu深能级中心. 本文采用深能级瞬态谱测试法研究了ZnTe背接触和石墨背接触CdTe太阳电池的部分深能级中心. 研究中运用密度泛函相关理论,分析闪锌矿结构CdTe,Cd空位体系和掺Cu体系的电子态密度,计算得出T_d场和C_3v场下Cu²⁺ d轨道的分裂情况. 计算结果表明,CdTe太阳电池中的E_v+0206 eV和E_v+0122 eV两个深中心来源于Cu替代Cd原子. 计算结果还表明,掺入Cu可降低CdTe体系能量. 关键词： 深能级瞬态谱 第一性原理 CdTe Cu杂质     

Deep level transient spectroscopy investigation of deep levels in CdS/CdTe thin film solar cells with Te:Cu back contact

Deep levels in Cds/CdTe thin film solar cells have a potent influence on the electrical property of these devices. As an essential layer in the solar cell device structure, back contact is believed to induce some deep defects in the CdTe thin film. With the help of deep level transient spectroscopy (DLTS), we study the deep levels in CdS/CdTe thin film solar cells with Te:Cu back contact. One hole trap and one electron trap are observed. The hole trap H1, localized at E_v+0.128~eV, originates from the vacancy of Cd (V_Cd. The electron trap E1, found at E_c-0.178~eV, is considered to be correlated with the interstitial Cu_i⁼ in CdTe.     

近空间升华法制备CdS多晶薄膜的研究

系统地研究了近空间升华法(CSS)制备CdS薄膜沉积速率的影响因素。发现CdS薄膜的沉积速率随升华源温度的升高而增大,但随衬底温度和沉积气压的上升而下降。对所制备样品的结构、表面形貌和光谱透过率特性进行了测试,结果表明：(1)不同氧分压下沉积的CdS薄膜沿(103)晶向择优生长。CdCl₂氛围下退火后,(103)晶向的优势得到进一步加强;(2)不同氧分压制备的CdS薄膜致密且粒径均匀,晶粒的大小随着衬底温度的升高而增大,但薄膜的粗糙度也随之增大;(3)随着CdS薄膜厚度的减小,可见光中短波段的透过率有所增大,有利于提高太阳电池的短波光谱响应。并将CSS制备的CdS多晶薄膜用于CdTe太阳电池的制作,获得了10.29%的光电转换效率,初步验证了该制作工艺的可行性。     

ZnTe(ZnTe∶Cu)多晶薄膜的XPS研究

用共蒸发法在室温下制备了ZnTe及ZnTe∶Cu多晶薄膜,测量了电导率温度曲线,发现不掺杂的ZnTe薄膜的暗电导随温度的增加而线形增加,呈常规的半导体材料特征;掺Cu的ZnTe薄膜在温度较低时,lnσ随温度升高而缓慢增加,随后缓慢降低,达到一极小值,当温度继续升高时又陡然增加,呈现异常现象。用XPS研究了N₂气氛下退火前后表面状态,发现不掺Cu的ZnTe薄膜呈现富Te现象。掺Cu后Te氧化明显,以ZnTe形式存在的Te明显减少;ZnTe∶Cu薄膜中Zn的含量在退火前后变化明显,退火前,Zn主要以ZnTe形式存在,退火后Zn原子向表面扩散,使表面成分更加均匀,谱峰变宽;退火时,部分Cu原子进入晶格形成Cu_xTe相,引起载流子浓度变化,导致ZnTe∶Cu多晶薄膜的电导温度关系异常。     

P型Cd1-xZnxTe薄膜的制备及性质研究

采用Cu对共蒸发法制备的Cd1-xZnxTe薄膜进行p型掺杂。用X射线荧光、X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见分光光度计、热探针、四探针和台阶仪研究了不同Cu掺杂浓度下Cd1-xZnxTe薄膜退火前后的组分、结构、形貌、光学性质及电学性质的变化。结果表明掺Cu 10%的薄膜在退火后导电类型由P型转变为N型、电阻率增大了几个数量级;掺铜20%的样品退火后导电类型和电阻率未发生明显改变,退火后薄膜表面较为均匀完整;掺铜30%的薄膜透过率显著下降到10%以下,退火前后均为P型薄膜。     

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。     

CdS/CdTe薄膜太阳电池的深能级瞬态谱和光致发光研究

用深能级瞬态谱和光致发光研究了无背接触层的CdS/CdTe薄膜太阳电池的杂质分布和深能级中心.得到了净掺杂浓度在器件中的分布.确定了两个能级位置分别在E_V+0365 eV和E_V+0282 eV的深中心,它们的浓度分别为167×10¹² cm^-3和386×10¹¹ cm^-2,俘获截面分别为143×10^-14cm²和153×10^-16cm².它们来源于以化学杂质形式存在的Au和（或）Te_Cd^-复合体,或与氩氧气氛下沉积CdTe时的氧原子相关. 关键词： 深能级瞬态谱 光致发光 CdS/CdTe太阳电池     

沉积条件对ZnTe/ZnTe:Cu薄膜结构及CdTe电池性能的影响

用共蒸发法沉积了ZnTe/ZnTe:Cu复合多晶薄膜,通过XRD,XPS,C-V,I-V等研究了沉积温度对薄膜结构、Cu浓度分布及电池性能的影响.结果表明,沉积温度对薄膜的结构影响不明显,薄膜呈立方相,经185 ℃退火后出现了六方相.对薄膜的剖析发现,Cu浓度分布呈现先上升到一极大值而后快速下降的趋势, 100 ℃沉积的ZnTe/ZnTe:Cu薄膜,ZnTe层起到了阻止Cu扩散作用,用这种薄膜制作的太阳电池X_D较大 关键词： ZnTe多晶薄膜 沉积温度 薄膜结构 器件性能