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《杭州电子科技大学》 2010年
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CuO薄膜的制备及其光伏特性研究

张春萍  
【摘要】: 在石油、煤炭等传统能源消耗量日益增长的今天,具有可再生和清洁无污染等优点的太阳能电池越来越受到人们的重视。目前,太阳能电池的研究热点主要集中在两个方面:一方面,提高转换效率,实现规模化生产,降低电池成本;另一方面,努力探索新的薄膜电池材料和制备工艺,希望在新型太阳电池的研发上寻求突破。 CuO是一种廉价、安全、原料丰富、无污染且性能稳定的半导体材料。CuO的禁带宽度为1.2-1.9eV,与太阳光谱的极大值相匹配,理论上具有较高的光电转换效率,因此在太阳能电池的应用中逐渐受到人们的重视。但在CuO的制备中常伴有Cu_2O的生成,影响薄膜的光电转换效率,因此如何在制备过程中抑制Cu_2O的生成是很重要的。同时据报道,由于制备方法和沉积参数的不同,即使在不掺杂的情况下,CuO薄膜既能表现出n型导电性能,又能表现出p型导电性能。所以如何制备出不同导电类型的CuO薄膜成了一个重要的研究课题。 为了探索CuO薄膜在太阳能电池中的应用,采用磁控溅射和热蒸发两种方法制备了CuO薄膜,并研究了各种参数对CuO薄膜的综合性能的影响,目的是寻找制备不同导电类型的CuO薄膜的有效途径,并且利用p型CuO薄膜制备Cu/p-CuO/n-Si太阳能电池。首先采用磁控溅射法制备了CuO薄膜,实验结果表明所有的样品均表现为n型导电特性,其中在O_2/Ar流量比为40sccm/70sccm,衬底不加热,溅射时间为25min时,制备出性能较好的n型CuO薄膜,其电阻率为0.7??cm,载流子浓度为3.8×10~(16)cm~(-3)。同磁控溅射法相比,热蒸发法在不掺杂的情况下,不仅制备出了具有n型导电特性的CuO薄膜,而且制备出了具有p型导电特性的CuO薄膜。最后在前面研究的基础上,采用热蒸发法制备了Cu/p-CuO/n-Si太阳能电池,证明电池中的光电特性主要是由p型CuO层引起的,并研究了薄膜厚度对太阳能电池性能的影响,在CuO薄膜为250nm时,制备出性能最佳的太阳能电池,其短路电流密度为0.15mA/cm~2,开路电压为0.36V,填充因子为58%。
【学位授予单位】:杭州电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM914.4

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