CuO薄膜的制備及其光伏特性研究.pdf

1、在石油、煤炭等傳統(tǒng)能源消耗量日益增長(zhǎng)的今天，具有可再生和清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)的太陽(yáng)能電池越來(lái)越受到人們的重視。目前，太陽(yáng)能電池的研究熱點(diǎn)主要集中在兩個(gè)方面：一方面，提高轉(zhuǎn)換效率，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，降低電池成本；另一方面，努力探索新的薄膜電池材料和制備工藝，希望在新型太陽(yáng)電池的研發(fā)上尋求突破。
　　 CuO是一種廉價(jià)、安全、原料豐富、無(wú)污染且性能穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料。CuO的禁帶寬度為1.2-1.9eV，與太陽(yáng)光譜的極大值相匹配，理論上具有

2、較高的光電轉(zhuǎn)換效率，因此在太陽(yáng)能電池的應(yīng)用中逐漸受到人們的重視。但在CuO的制備中常伴有Cu2O的生成，影響薄膜的光電轉(zhuǎn)換效率，因此如何在制備過(guò)程中抑制Cu2O的生成是很重要的。同時(shí)據(jù)報(bào)道，由于制備方法和沉積參數(shù)的不同，即使在不摻雜的情況下，CuO薄膜既能表現(xiàn)出n型導(dǎo)電性能，又能表現(xiàn)出p型導(dǎo)電性能。所以如何制備出不同導(dǎo)電類(lèi)型的CuO薄膜成了一個(gè)重要的研究課題。
　　 為了探索CuO薄膜在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用，采用磁控濺射和熱蒸發(fā)兩

3、種方法制備了CuO薄膜，并研究了各種參數(shù)對(duì)CuO薄膜的綜合性能的影響，目的是尋找制備不同導(dǎo)電類(lèi)型的CuO薄膜的有效途徑，并且利用p型CuO薄膜制備Cu/p-CuO/n-Si太陽(yáng)能電池。首先采用磁控濺射法制備了CuO薄膜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所有的樣品均表現(xiàn)為n型導(dǎo)電特性，其中在O2/Ar流量比為40sccm/70sccm，襯底不加熱，濺射時(shí)間為25min時(shí)，制備出性能較好的n型CuO薄膜，其電阻率為0.7Ω·cm，載流子濃度為3.8×1016c

4、m-3。同磁控濺射法相比，熱蒸發(fā)法在不摻雜的情況下，不僅制備出了具有n型導(dǎo)電特性的CuO薄膜，而且制備出了具有p型導(dǎo)電特性的CuO薄膜。最后在前面研究的基礎(chǔ)上，采用熱蒸發(fā)法制備了Cu/p-CuO/n-Si太陽(yáng)能電池，證明電池中的光電特性主要是由p型CuO層引起的，并研究了薄膜厚度對(duì)太陽(yáng)能電池性能的影響，在CuO薄膜為250nm時(shí)，制備出性能最佳的太陽(yáng)能電池，其短路電流密度為0.15mA/cm2，開(kāi)路電壓為0.36V，填充因子為58[％]