碲化鎘太陽電池的器件物理研究.pdf

1、CdTe多晶薄膜太陽電池是目前重點發(fā)展的高效率、低成本、長壽命薄膜太陽電池之一。對太陽電池進行器件物理研究，是發(fā)展高效率CdTe太陽電池的一個重要方面。本文研究了ZnTe：Cu背接觸層的制備工藝對薄膜結構、性質的影響，探討了Cu原子在薄膜中的行為。在此基礎上制備了CdTe太陽電池，進一步研究各種參數與CdTe太陽電池器件物理的關系；然后以實驗測量為基礎使用SCAPS軟件模擬計算了CdS/CdTe多晶薄膜太陽電池的器件特性，分析了各種影響

2、電池性能的因素，為進一步提高電池轉換效率提供了參考。 ZnTe：Cu 多晶薄膜的XAFS結果及各種光學、電學性質表征表明：ZnTe：Cu多晶薄膜中存在著與Cu原子相關的ZnTe立方相←→六方相結構轉變，并伴隨著Te-Cu相的形成，Cu原子的配位數隨薄膜摻銅濃度、退火溫度的改變而基本不變。Cu原子濃度不同，進入ZnTe晶格導致的晶格畸變程度不同以及Cu原子在不同溫度退火后表現的不同化學價念和它對薄膜中ZnTe晶格的影響是引起這種結

3、構相變的原因。正是這種結構相變導致了高摻雜濃度ZnTe薄膜的光能隙收縮，光能隙隨退火溫度升高由2.07ev增大到2.15eV，遷移率在0.03～0.39 cm<'2>/V-Sec范圍內波動變化，薄膜電導率一溫度曲線出現反?，F象。 CdTe太陽電池的器件特性測試結果顯示：電池開路電壓Voc隨Znrre：Cu薄膜的退火溫度升高而單調增加；退火溫度過高(>200℃)和過低(180℃)，都會使短路電流Isc下降：使用背接觸層有效改善了電

4、池背電極與CdTe多晶薄膜的接觸特性，減小了串聯電阻：載流子濃度隨退火溫度升高由10<'15> cm<'-3>量級降低到10<'14> cm<'13>量級：二極管理想因子A隨溫度降低而增大，與室溫時相比，220K的反向暗飽和電流密度J<,0>降低了一個數量級；電容隨光強的變化與器件各層薄膜中的深能級有關；正向偏壓較大時，電池電容隨溫度升高而減小；C.V曲線隨頻率變化而出現的單雙峰變化與器件中相鄰膜層的界面態(tài)有關，使用p-n結電容形成機制

5、解釋了電容隨頻率升高而減小的現象。分析SCAPS軟件模擬的不同結構、背接觸勢壘高度、CdS和CdTe層摻雜濃度，以及不同頻率和溫度下的CdS/CdTe太陽電池I-V、C-V特性曲線，發(fā)現：有ZnTe：Cu背接觸層的CdTe太陽電池， roll-over 現象程度降低；背接觸勢壘增加到0.47eV時，J-V曲線產生roll-over現象，且飽和電流密度值隨背接觸勢壘的增大而降低；背接觸勢壘高度達到0.42eV以上時，C-V特性曲線表現為雙