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《四川大学》 2002年
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碲化镉及相关化合物多晶薄膜与碲化镉太阳电池研究

张静全  
【摘要】: 薄膜太阳电池的研究及其应用是当今光伏领域的研究热点,CdTe多晶薄膜太阳电池是受到广泛重视的薄膜电池之一,它的基本特点-多晶薄膜、化合物半导体、异质结器件-导致了一些重要的问题未能得到很好的解决。本文针对CdTe多晶薄膜电池制备中的几个重要环节:CdTe多晶薄膜的制备及后处理、背接触层制备、CdS多晶薄膜的后处理技术、器件物理做了深入研究。在此基础上制备出高效率CdTe太阳电池。结合器件特性表征分析了限制CdTe太阳电池转换效率的主要因素,提出高效率CdTe太阳电池的新结构。取得如下创新性进展: 1、发展了碲化镉多晶薄膜的表征研究,优化了廉价氩氧气氛下使用近空间升华技术沉积CdTe多晶薄膜的制备和后处理条件。用织构系数定量表征了衬底、衬底温度、氧浓度对薄膜择优取向程度的影响;在玻璃衬底上制备了单层CdTe多晶薄膜,研究了制备和后处理条件对其光学、电学性质的影响。取得了前人未报道的实验结果。 2、通过对ZnTe:Cu多晶薄膜的结构、电学、光学性质随铜浓度、温度而变化的表征研究,用晶界缺陷模型从物相、结构的变化首次系统阐明了ZnTe:Cu多晶薄膜的反常电导温度行为的形成机理,由此优化了CdTe多晶薄膜的背接触层后处理技术。 3、通过对CdS多晶薄膜的结构、电学光学性质、表面特性随后处 四川大学博士学位论文 理气氛、时间、温度而变化的表征研究,优化了CdS多晶簿膜的后处 理条件为:先在氮气 + CdCI。气氛中 380’C处理 30分钟,获得合适的费 米能级;然后在近空间升华沉积 CdTe薄膜之前,氢气气氛中 380 oC下 原位处理 10分钟,达到清洁 CdS $膜表面的目的。 4、在上述研究的基础上制备了CdS/CdTe电池,井研究电池性能 随 CdTe簿膜退火温度、沉积温度、氧浓度的关系,及 ZnTe/ZnTe(u 背接触层结构、铜浓度、后处理条件对电池的影响。连续创造了国内 多晶薄膜太阳电池转换效率的最高纪录。现在,电池转换效率为 13.4%; 填充因子。开路电压单项指标分别达到了73.l%和860。V。接近国外 CdTe太阳电池研究领先水平。 5、模拟计算了CdTe多晶簿膜性质、CdS/CdTe界面形成的CdSTe 三元相性质,和 ZnTe(ZnTe:Cu)背接触层结构、背接触势垒对 CdS/CdTe 太阳电池的性能的影响,这样的研究尚未见报道。为这种电池的结构 设计提供了重要依据,也由此提出了高效率CdT。太阳电池的新结构: TCO(Zno:F、Cdsn04)/窗口层(ZnS、Znse)/CdTe(1-2 微米)/ZnTe (ZnTe:Cu)/An。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TM914

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