堿性條件下電化學(xué)沉積法制備CdTe半導(dǎo)體薄膜及其性能研究.pdf

1、CdTe屬于Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體化合物，具有較窄的禁帶寬度(1.45 eV)、較高的光吸收系數(shù)和理論轉(zhuǎn)化效率，作為吸收層材料廣泛應(yīng)用于太陽能電池。商業(yè)化CdTe太陽能電池組件的轉(zhuǎn)換效率為18.6％，超過多晶硅組件的17.7％。目前制備CdTe薄膜的方法有磁控濺射法、近空間升華法、氣相傳輸沉積法和電化學(xué)沉積法等。與其他沉積方法相比，電沉積方法操作簡單、成本低廉、容易控制、成膜均勻致密，十分適合于大面積CdT半導(dǎo)體薄膜材料的制備。目前大多采用酸性

2、溶液進(jìn)行電沉積，酸性條件下電沉積CdTe薄膜存在著許多問題如:沉積速率低、腐蝕CdS薄膜、薄膜中Te過量、多孔、界面質(zhì)量差和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等?？梢酝ㄟ^提高酸性沉積溶液中TeO2的溶解度提高沉積速率，但是高的沉積速率會增加薄膜中的缺陷，導(dǎo)致器件性能降低。目前關(guān)于堿性溶液的電沉積CdT的報道較少。本文采用一種新的堿性溶液體系電化學(xué)沉積CdTe薄膜，探索薄膜的電化學(xué)沉積機理以及工藝參數(shù)對薄膜結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究不

3、同pH對Cd2+、TeO32-還原電位的影響，pH為9.5時TeO32-開始被還原為單質(zhì)Te的還原電位更正為-0.3 V，Cd2+的還原電位不受pH的影響，為-1.05 V。結(jié)合NTA-NaOH-CdCl2-TeO2電沉積溶液的循環(huán)伏安特性，從而確定碲化鎘的沉積電位范圍在-0.8 V和-1.2 V之間。嘗試采用不同的沉積電位沉積CdTe薄膜，發(fā)現(xiàn):剛沉積的CdTe薄膜相組成隨著沉積電位的變化而變化。在較正的電位下沉積的薄膜六方相較多，而

4、這種六方相的形成與薄膜中過量的Te有關(guān)。經(jīng)過退火后，六方相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较?，并且薄膜具有好的結(jié)晶度和窄的禁帶寬度。相組成隨薄膜組成的變化而變化，這種變化關(guān)系為電化學(xué)沉積CdTe薄膜提供了依據(jù)。⑵采用一種不含金屬離子的有機強堿四甲基氫氧化銨(TMAH)。整個沉積過程中避免引入其他金屬離子，從而減輕對電沉積獲得的CdTe多晶薄膜結(jié)構(gòu)的影響。主要研究了沉積溫度、光照、沉積電位、NTA/Cd2+絡(luò)合比對CdTe薄膜組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響規(guī)律。沉積溫