氧族化合物半導(dǎo)體薄膜的制備及性能研究.pdf

1、太陽能電池是解決能源危機(jī)和環(huán)境問題的最有效手段之一，但高成本限制了太陽能電池的大規(guī)模應(yīng)用。因此，通過低成本的制備方法和材料的使用來降低太陽能電池的成本具有重要的實(shí)用價(jià)值。本文主要研究了采用低成本的制備方法（多元醇法和化學(xué)浴沉積法）來制備低成本的氧族化合物半導(dǎo)體薄膜材料，期望可以為后續(xù)制備低成本太陽能電池提供新的參考方法。研究結(jié)果如下:
　　(1)首次采用多元醇法，以醋酸鎘為鎘源，硫脲為硫源，二甘醇為溶劑，在玻璃基底上制備CdS薄膜

2、，并系統(tǒng)研究了制備條件對(duì)薄膜的影響。結(jié)果表明，當(dāng)硫鎘濃度比增大時(shí)，薄膜厚度呈先增后減的趨勢(shì)，與透射率的趨勢(shì)相反，并且當(dāng)濃度比為1∶5和1∶2時(shí)出現(xiàn)瓣?duì)頒dS，濃度比繼續(xù)增大，顆粒粒徑減小;當(dāng)沉積時(shí)間增加時(shí)，薄膜的厚度增加，組成薄膜的顆粒粒徑增大，透射率減小，并且在70 min后反應(yīng)基本停止;當(dāng)沉積溫度增加時(shí)，薄膜厚度呈先增后減的趨勢(shì)，透射率呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)，并且溫度升高粗糙度下降，薄膜表面更加平整;此外，不同條件下制備的薄膜帶隙均略大

3、于塊體CdS的帶隙值。
　　(2)采用多元醇法，以硝酸銅為銅源，乙二醇為溶劑和還原劑，在玻璃基底上制備Cu2O薄膜，并系統(tǒng)研究了制備條件對(duì)薄膜的影響。結(jié)果表明，當(dāng)銅源濃度增大時(shí)，薄膜厚度和顆粒的平均粒徑均增大，透射率減小，但孔隙也隨之增加，對(duì)基底的覆蓋率減小;當(dāng)沉積時(shí)間增加時(shí)，薄膜的厚度與顆粒粒徑均增大，薄膜透射率減小，但顆粒間的孔隙也隨之增加，沉積時(shí)間超過90 min時(shí)，顆?；竟铝?，沒有連接成膜;當(dāng)沉積溫度增高時(shí)，薄膜厚度與顆

4、粒粒徑均呈先減后增的趨勢(shì)，與透射率趨勢(shì)相反;此外，不同條件下制備的Cu2O薄膜均為立方晶系結(jié)構(gòu)，帶隙均大于塊體Cu2O的帶隙值。
　　(3)采用化學(xué)浴沉積法，氯化銅為銅源，硫脲為硫源，氨水提供氫氧根離子，三乙醇胺(TEA)為絡(luò)合劑，在玻璃基底上制備CuS薄膜，并系統(tǒng)研究了制備條件對(duì)薄膜的影響。結(jié)果表明，當(dāng)硫銅濃度比增大時(shí)，除濃度比為3∶1時(shí)薄膜厚度相對(duì)較小外，其它濃度比下薄膜的厚度差別不大，薄膜顆粒粒徑呈現(xiàn)減小的趨勢(shì);當(dāng)三乙醇胺添

5、加量增加時(shí)，薄膜的厚度和顆粒粒徑均呈增大的趨勢(shì)，透射率減小，但顆粒間的孔隙也隨之增加，三乙醇胺添加量超過7 ml時(shí)，顆粒平均粒徑均在300 nm以上;當(dāng)氨水添加量增加時(shí)，薄膜的厚度和顆粒粒徑均呈增大的趨勢(shì)，透射率減小，孔隙增大，氨水添加量在9 ml時(shí)顆粒平均粒徑達(dá)到400 nm以上;此外，不同條件下制備的CuS薄膜均為六方晶系結(jié)構(gòu)，帶隙均大于塊體CuS的帶隙值。
　　(4)分別對(duì)三個(gè)體系的沉積機(jī)制進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)薄膜在溶液中進(jìn)行