SnS、ZnO薄膜的制備與性能的研究.pdf

1、太陽能是地球上取之不盡潔凈環(huán)保的能源，人類利用光伏效應使太陽能轉化為電能以致太陽能利用領域更加廣闊，因此太陽能電池可以非常理想地解決當今人類社會必須面對的能源問題。研究薄膜太陽能電池成為目前研究的主要方向。SnS和ZnO由于其優(yōu)異的性能分別被看作是很有前景的太陽能電池的吸收層和窗口層材料之一。在本論文中，采用真空蒸發(fā)法制備SnS薄膜，表征了不同襯底溫度、不同摻雜物質(zhì)、不同摻雜量和不同熱處理條件下制備的SnS薄膜的性能，分析了SnS薄膜的

2、晶體結構、表面形貌、電學和光學性能的各種參數(shù)。ZnO薄膜采用射頻磁控濺射法制備，研究了不同濺射功率，不同工作氣壓和不同沉積時間等對ZnO薄膜晶體結構和光學性能的影響。最后簡單的試制及測試了ZnO/SnS薄膜異質(zhì)結太陽能電池。研究工作主要獲得了以下結果： 1.采用真空蒸發(fā)法制備SnS薄膜。SnS薄膜的各種特性都與襯底溫度有顯著的關系，得出最佳的襯底溫度為150℃。為了得到低阻的SnS薄膜，對其進行了摻雜和退火處理。比較合適的摻雜物

3、質(zhì)為Sb2O3，Sb2O3的最佳摻入量為0.2wt％。對摻雜0.2wt％ Sb2O3的SnS薄膜在不同條件下進行熱處理，最佳的熱處理溫度為400℃，最佳的熱處理時間為3小時。 2.采用射頻磁控濺射法制備ZnO薄膜。在SnS襯底上制備一層純ZnO薄膜以作為太陽能電池的窗口層的一部分，優(yōu)化了ZnO薄膜的工藝條件，得出優(yōu)化的沉積條件：濺射功率為150W，工作氣壓為0.3Pa，沉積時間為40mm。在該條件下制備出來的ZnO薄膜c軸取向好

4、，半高寬(FWHM)較小，晶粒尺寸較大，晶格常數(shù)接近于標準晶胞參數(shù)，平均透射率達82.32％。利用霍爾效應測試系統(tǒng)對比了氧等離子體預處理前后ZnO薄膜的電阻率，分別為4.893×104Ω·cm和2.0548×105Ω·cm，經(jīng)氧等離子體預處理的薄膜電阻率略高于未經(jīng)處理的樣品。 3.ZnO/SnS薄膜異質(zhì)結太陽能電池的試制。在30mW/cm2光照強度的條件下，測得開路電壓Voc=0.79V，短路電流Isc=1.2×10-6A，填充