SnS、ZnO薄膜的制備與性能的研究.pdf

1、太陽(yáng)能是地球上取之不盡潔凈環(huán)保的能源，人類利用光伏效應(yīng)使太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能以致太陽(yáng)能利用領(lǐng)域更加廣闊，因此太陽(yáng)能電池可以非常理想地解決當(dāng)今人類社會(huì)必須面對(duì)的能源問題。研究薄膜太陽(yáng)能電池成為目前研究的主要方向。SnS和ZnO由于其優(yōu)異的性能分別被看作是很有前景的太陽(yáng)能電池的吸收層和窗口層材料之一。在本論文中，采用真空蒸發(fā)法制備SnS薄膜，表征了不同襯底溫度、不同摻雜物質(zhì)、不同摻雜量和不同熱處理?xiàng)l件下制備的SnS薄膜的性能，分析了SnS薄膜的

2、晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、電學(xué)和光學(xué)性能的各種參數(shù)。ZnO薄膜采用射頻磁控濺射法制備，研究了不同濺射功率，不同工作氣壓和不同沉積時(shí)間等對(duì)ZnO薄膜晶體結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響。最后簡(jiǎn)單的試制及測(cè)試了ZnO/SnS薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。研究工作主要獲得了以下結(jié)果： 1.采用真空蒸發(fā)法制備SnS薄膜。SnS薄膜的各種特性都與襯底溫度有顯著的關(guān)系，得出最佳的襯底溫度為150℃。為了得到低阻的SnS薄膜，對(duì)其進(jìn)行了摻雜和退火處理。比較合適的摻雜物

3、質(zhì)為Sb2O3，Sb2O3的最佳摻入量為0.2wt％。對(duì)摻雜0.2wt％ Sb2O3的SnS薄膜在不同條件下進(jìn)行熱處理，最佳的熱處理溫度為400℃，最佳的熱處理時(shí)間為3小時(shí)。 2.采用射頻磁控濺射法制備ZnO薄膜。在SnS襯底上制備一層純ZnO薄膜以作為太陽(yáng)能電池的窗口層的一部分，優(yōu)化了ZnO薄膜的工藝條件，得出優(yōu)化的沉積條件：濺射功率為150W，工作氣壓為0.3Pa，沉積時(shí)間為40mm。在該條件下制備出來的ZnO薄膜c軸取向好

4、，半高寬(FWHM)較小，晶粒尺寸較大，晶格常數(shù)接近于標(biāo)準(zhǔn)晶胞參數(shù)，平均透射率達(dá)82.32％。利用霍爾效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)比了氧等離子體預(yù)處理前后ZnO薄膜的電阻率，分別為4.893×104Ω·cm和2.0548×105Ω·cm，經(jīng)氧等離子體預(yù)處理的薄膜電阻率略高于未經(jīng)處理的樣品。 3.ZnO/SnS薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的試制。在30mW/cm2光照強(qiáng)度的條件下，測(cè)得開路電壓Voc=0.79V，短路電流Isc=1.2×10-6A，填充