碲化鎘太陽(yáng)電池的器件物理研究.pdf

1、CdTe多晶薄膜太陽(yáng)電池是目前重點(diǎn)發(fā)展的高效率、低成本、長(zhǎng)壽命薄膜太陽(yáng)電池之一。對(duì)太陽(yáng)電池進(jìn)行器件物理研究，是發(fā)展高效率CdTe太陽(yáng)電池的一個(gè)重要方面。本文研究了ZnTe：Cu背接觸層的制備工藝對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的影響，探討了Cu原子在薄膜中的行為。在此基礎(chǔ)上制備了CdTe太陽(yáng)電池，進(jìn)一步研究各種參數(shù)與CdTe太陽(yáng)電池器件物理的關(guān)系；然后以實(shí)驗(yàn)測(cè)量為基礎(chǔ)使用SCAPS軟件模擬計(jì)算了CdS/CdTe多晶薄膜太陽(yáng)電池的器件特性，分析了各種影響

2、電池性能的因素，為進(jìn)一步提高電池轉(zhuǎn)換效率提供了參考。 ZnTe：Cu 多晶薄膜的XAFS結(jié)果及各種光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)表征表明：ZnTe：Cu多晶薄膜中存在著與Cu原子相關(guān)的ZnTe立方相←→六方相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，并伴隨著Te-Cu相的形成，Cu原子的配位數(shù)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(jìn)入ZnTe晶格導(dǎo)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(xiàn)的不同化學(xué)價(jià)念和它對(duì)薄膜中ZnTe晶格的影響是引起這種結(jié)

3、構(gòu)相變的原因。正是這種結(jié)構(gòu)相變導(dǎo)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(nèi)波動(dòng)變化，薄膜電導(dǎo)率一溫度曲線出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。 CdTe太陽(yáng)電池的器件特性測(cè)試結(jié)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(diào)增加；退火溫度過高(>200℃)和過低(180℃)，都會(huì)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(lián)電阻：載流子濃度隨退火溫度升高由10<'15> cm<'-3>量級(jí)降低到10<'14> cm<'13>量級(jí)：二極管理想因子A隨溫度降低而增大，與室溫時(shí)相比，220K的反向暗飽和電流密度J<,0>降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)；電容隨光強(qiáng)的變化與器件各層薄膜中的深能級(jí)有關(guān)；正向偏壓較大時(shí)，電池電容隨溫度升高而減?。籆.V曲線隨頻率變化而出現(xiàn)的單雙峰變化與器件中相鄰膜層的界面態(tài)有關(guān)，使用p-n結(jié)電容形成機(jī)制

5、解釋了電容隨頻率升高而減小的現(xiàn)象。分析SCAPS軟件模擬的不同結(jié)構(gòu)、背接觸勢(shì)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(yáng)電池I-V、C-V特性曲線，發(fā)現(xiàn)：有ZnTe：Cu背接觸層的CdTe太陽(yáng)電池， roll-over 現(xiàn)象程度降低；背接觸勢(shì)壘增加到0.47eV時(shí)，J-V曲線產(chǎn)生roll-over現(xiàn)象，且飽和電流密度值隨背接觸勢(shì)壘的增大而降低；背接觸勢(shì)壘高度達(dá)到0.42eV以上時(shí)，C-V特性曲線表現(xiàn)為雙