磁控濺射法制備P型Cu-,2-O薄膜.pdf

1、在石油、煤炭等傳統(tǒng)能源消耗量急劇增長的今天,具有可再生和利用成本低等優(yōu)點的太陽能成了一個熱點.隨著新型太陽能電池一薄膜太陽能電池的深入研究,要提高薄膜太陽能電池的光電轉換效率和降低制備成本,制備高質(zhì)量低成本的太陽能薄膜電池是從本質(zhì)上解決問題的一個途徑. CU<,2>O是一種廉價、安全、原料豐富、無污染且性能穩(wěn)定的半導體材料,在無摻雜的情況下由于存在CuO因而呈n型.Cu<,2>O的禁帶寬度為2.0-2.5eV,與太陽光譜的極大值

2、相匹配,具有較高的光電轉換效率,因此在太陽能電池中的應用逐漸受到人們的重視.但在Cu<,2>O制備中易伴有窄禁帶寬度的n型CuO生成,影響薄膜的光電轉換效率,因此如何在制備過程抑制CuO相成了一個重要的研究課題. 本文綜合介紹了各種制備Cu<,2>O薄膜的工藝方法、Cu<,2>O薄膜的特性及其在太陽能電池上的應用,并分析改善Cu<,2>O薄膜性能的各種途徑.本文通過采用直流反應磁控濺射法以及摻氮工藝制備了純相的Cu<,2>O薄膜

3、,并運用基于第一性原理的量子力學泛函密度法研究了摻N對Cu<,2>O電子結構以及電學性能的影響.計算表明,以替代位存在的N雜質(zhì)引入的缺陷能級與Cu<,2>O價帶附近能級發(fā)生很好的雜化作用,在Cu<,2>O中能夠形成很淺的受主能級,因而可能產(chǎn)生很高的空穴濃度.在上述理論基礎上,我們采用兩種摻雜方法,成功地獲得了高空穴濃度的p型純相Cu<,2>O∶N薄膜,最高空穴濃度達到3.99x10<'19>cm<'-3>,電阻率低達1.21Ω·cm.