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大力推广应用太阳能是全人类关注的事业。太阳电池利用光生伏特效应可以直接将太阳光能转化为电能,是全世界科技工作者的研究热点。研制低成本的薄膜太阳电池是推广太阳电池应用的主要方向。近年来一些研究表明,由于SnS具有高的吸收系数和合适的禁带宽度等特性,是一种很有前景的太阳电池材料。另一方面,CdS也是一种很重要的用于制作光伏器件的材料,具有较宽的禁带宽度,适宜作为一些太阳电池的窗口层。本文主要研究了SnS和CdS薄膜的制备技术并对这些薄膜光学和电学性能进行了测试和表征,在此基础上试制了n-CdS/p-SnS异质结太阳电池。研究工作主要获得了以下结果:
1.采用真空蒸发法制备了SnS薄膜,研究了衬底温度和退火处理对SnS薄膜性能的影响。结果表明:衬底温度为150C时薄膜的结晶性较好,SnS晶粒沿(111)晶面的择优取向较明显,测得的薄膜禁带宽度为1.402eV,薄膜的暗电导率σd为0.01Ω-1.cm-1,在30mW/cm2光照强度下,测得光电导与暗电导之比(σph/σd)为8.0。在N2气氛中175℃退火处理1h后,SnS结晶性能得到改善,薄膜的暗电导率和光电导率都有所升高。
2.分别采用化学水浴法和电化学沉积法制备了CdS薄膜,并对其光学和电学性能进行了测试和表征。研究了化学水浴法过程中B掺杂对薄膜结构、光学和电学性能的影响。结果表明:掺B可以降低薄膜的电阻率,当掺杂原子比[B/Cd]=0.01时,薄膜电阻率最小。研究了电化学沉积过程中温度和沉积电压对薄膜中S与Cd的化学计量比的影响,并得到了最佳沉积电压范围为2.5V~3V。并研究了退火对CdS薄膜性能方面的影响。
3.制作了n-CdS/p-SnS异质结薄膜太阳电池。研究了CdS薄膜的厚度对太阳电池光伏性能的影响。通过对CdS薄膜进行掺杂,提高了太阳电池的转换效率。并分析了影响n-CdS/p-SnS异质结薄膜太阳电池转换效率的因素。