化学水浴沉积CdS薄膜晶相结构及性质.pdfVIP

维普资讯 第 26卷 第 7期 半 导 体 学 报 Vo1．26 NO．7 2005年 7月 CHINESE JOURNAL OFSEMICONDUCTORS July，2005 化学水浴沉积 CdS薄膜晶相结构及性质* 敖建平 何 青 孙国忠 刘芳芳 黄 磊 李 薇 李凤岩 孙 -Z- 薛玉明 (1南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重 点实验室 ，光电信 息技术科学教育部重点实验室 (南开大学 ，天津大学)，天津 300071) (2南 昌航空工业学 院材料系，南 昌 330034) 摘要 ：采用 CBD法在醋酸镉溶液体系中制备 CdS半导体薄膜 ，研究了溶液组份 的浓度对 CdS结晶结构的影响．增 加 乙酸胺 的浓度、提高溶液 的pH值有利于生成立方晶CdS，反之则易于生成六方 晶CdS．无论立方相还是六方相 CdS薄膜 ，电阻率均在 1O～‘1OQ ·cm 范围，结 晶均匀细致．用六方晶为主和立方 晶为主 的 CdS制备 的 CIGS太 阳 电池最高效率分别达到 12．1O 和 12．17 ． 关键词 ：化学水浴沉积 ；CdS；CIGS太 阳电池 PACC：7280E；7340L；7360F 中图分类号 ：TN305 文献标识码 ：A 文章编号 ：0253—4177(2005)07—1347—06 薄膜的性能也有所不同，有的是六方晶结构 ，有 的是 1 引言 立方晶结构，有的为两者混合．研 究表 明，热处理可 以改变 CdS的结晶结构 ]．至于同一溶液体系 中， 以Cu(In，Ga)Se2(简称 CIGS)为吸收材料的化 CdS的晶格变化与溶液组成之 间的关系还未见报 合物薄膜太 阳电池 ，目前其光 电转换效率 已达到 道．目前 ，国内多采用氯化物溶液体系制备 CdS薄 19．2 1【]，中试生产 30cmX30cm 电池组件效率超 膜，一般得到 的是六方 晶系的CdS． 过 13 ，连续化生产 的 电池组件平均转换效率达 本文采用 CBD法在醋酸镉 溶液体 系 中沉积 11．62％_2]．CIGS薄膜太 阳电池高效 、稳定、成本低 CdS半导体 薄膜，并对 CdS的沉积工艺、光 电性 能 廉 ，具有很强 的市场竞争力 ，是二十一世纪最有希望 及组织结构进行了研究．通过调整溶液体系的化学 的光伏器件之一． 成份和工艺参数 ，可以改变 CdS薄膜 晶体结构的类 在高转换效率 的 CIGS薄膜太 阳电池 结构中， 型，并将此应用于CIGS薄膜太阳电池结构中． 采用化学水浴法 (CBD法)制备 CdS半导体薄膜作 为缓冲层具有重要作用．CdS与 CIGS薄膜具有较 2 实验 低的晶格失配 ，能够完整地包覆在粗糙 的 CIGS表 面 ，形成一层无针孑L、结构致密 的薄层 ，有效地阻止 制备 CdS薄 膜 的溶 液 由 Cd(CH。CO0)， 溅射 ZnO造成的 CIGS薄膜损伤而 引起 电池短路 NH2CSNH2，CH。COONH 和 NH OH 按 一 定 比 现象；同时 Cd原子扩散到 CIGS表面有序缺陷层进 例组成，使用的化学药品均为分析纯 ，溶液的pH值 行微量掺杂 ，对改善异质结特性具有重要作用．化学 控制在 11．1～11．7，pH 值 由德 国 wTw 公司的 水浴法制备 CdS使用的溶液体系主要有 ：以氯化镉 EcolinepH一170 测 定．溶 液 配 制 时 先 将 Cd 为主的体 系 ·、以醋酸镉为主的体系 ]、以碘化镉