热处理对化学水浴沉积法制备的CuInS_2薄膜的影响

采用二步化学水浴沉积法制备了太阳电池材料CuInS2薄膜,通过XRD、EDX和SEM,对薄膜的结构、成分、形貌进行了研究,并研究了不同的热处理过程对CuInS2薄膜的形成的影响。研究指出:二步化学水浴沉积法制备的CuInS2薄膜经过非真空的一步高温长时间热处理,薄膜容易被氧化,而在低真空下,采取低温-高温两步退火处理后,薄膜的结晶度和形貌都有一定程度的提高,因此后一热处理过程适合化学水浴沉积法制备CuInS2薄膜的后续热处理。

水浴温度对化学水浴法沉积CdS和ZnS薄膜性能的影响

分别采用硫酸镉、硫脲、氨水溶液体系及硫酸锌、硫脲、氨水、联氨溶液体系,以化学水浴法(CBD)制备CdS和ZnS薄膜,研究水浴温度对薄膜沉积过程及性能的影响,分析不同水浴温度下沉积得到的CdS和ZnS薄膜性能的差异。试验表明,随着水浴温度的升高,薄膜的沉积速率增大,致密度变高,薄膜的禁带宽度更接近其理论值。当水浴温度大于70℃时,CdS薄膜的沉积速率远大于ZnS;随着水浴温度的升高,CdS晶粒逐渐变小而ZnS晶粒逐渐变大,CdS薄膜中S/Cd原子比逐渐下降,而ZnS薄膜中S/Zn原子比逐渐升高;ZnS薄膜能够透过更多短波高能光子且禁带宽度大于CdS,有利于提高太阳电池的效率。

籽晶辅助化学水浴沉积法制备ZnO纳米棒阵列

采用籽晶辅助化学水浴沉积法,即先用磁控溅射法在硅片上制备c轴取向的ZnO薄膜,以此作为籽晶层,利用化学水浴沉积法制备ZnO纳米棒阵列。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD),研究了ZnO薄膜籽晶层的沉积温度、水浴温度和前驱体溶液中Zn源的初始浓度等对ZnO纳米棒阵列生长的影响,由此得到了结晶性好且几乎垂直于衬底方向的ZnO纳米棒阵列的生长条件,为制备基于ZnO纳米棒阵列的器件提供了条件。

化学超声水浴沉积法制备CdSe薄膜及其性能的研究

以CdCl2.2.5H2O为镉源,Na2SeSO3为硒源,柠檬酸钠为络合剂,采用化学超声水浴沉积法制备了CdSe薄膜,用XRD、UV-Vis、SEM等方法进行表征,结果表明,所制备的薄膜为n型半导体,在可见光区有一定的吸收,可以获得较好的光电流。应用化学超声水浴沉积法制备CdSe薄膜的优化条件为：络合剂比例1：1.5、镉与硒浓度比例2.5：1、PH值10、沉积时间2.5h、退火温度350℃。

化学水浴沉积CIGS太阳电池缓冲层ZnS薄膜的研究

在含有ZnSO4、SC(NH2)2、NH4OH的水溶液中采用CBD法沉积ZnS薄膜,研究了沉积时间、水浴温度、搅拌等工艺条件对沉积薄膜的影响。薄膜的厚度与搅拌的强度有很大关系,表明扩散传质是薄膜生长的控制步骤。XRF和XRD测试表明沉积的薄膜中含有ZnS和Zn(OH)2,SEM测试表明薄膜颗粒大小相近,但不致密。随着沉积时间的增加,薄膜厚度增加,透过率减小。当前采用CBD-ZnS薄膜制备的无镉CIGS太阳电池转换效率达到8.54%。

化学水浴沉积时间对CdS薄膜性质的影响

采用CBD法在醋酸镉溶液体系中制备CdS半导体薄膜,通过XRD、XRF、SEM和光学透过率谱等测试手段研究了沉积时间对CdS薄膜沉积过程和性质的影响。结果表明,随着沉积时间的增加,薄膜增厚;S/Cd原子比增加,但都为富Cd的CdS薄膜;XRD研究表明,薄膜结构由立方、六方混合相向立方相转变,(111)方向成为择优生长方向;SEM研究表明,随沉积时间增加,薄膜变致密,薄膜表面出现的白色附着颗粒增多,尺寸增大;沉积时间对薄膜的光学性质也有很大的影响,随着沉积时间的增加薄膜透过率减小,而禁带宽度值增大。

水浴温度对化学浴沉积CdS薄膜性能的影响

采用化学浴沉积法(CBD)在硫酸镉、硫脲、氨水、氯化铵溶液体系中制备了CdS薄膜,研究了水浴温度对CdS薄膜的生长过程和物理性能的影响。试验表明,CdS薄膜的生长速率随着水浴温度提高而显著增加,薄膜从疏松变的致密,但是过高的水浴温度会导致表面晶粒变的粗糙;薄膜的结晶程度随着水浴温度提高而增强,择优取向明显;制得的CdS薄膜均有较高的光透过率,随着水浴温度的提高,薄膜厚度增加,透过率在波长560nm处出现峰值;所得薄膜均是富Cd的,且随着水浴温度的提高Cd含量也增加;薄膜的暗电导率约为10-5～10-4Ω-1cm-1,比光电导率小2～3个数量级,电导率与水浴温度没有明显对应关系。

化学水浴沉积参数对CdS薄膜生长速率的影响

采用化学水浴法,在醋酸镉、硫脲、氨水、醋酸铵的体系中制备CdS薄膜,设计L2556正交实验,研究各沉积参数对CdS薄膜生长速率的影响。结果表明,温度、醋酸铵浓度、搅拌强度为主要影响因素,醋酸镉、硫脲、氨水的浓度为次要因素,生长速率最小为0.68nm/min,最大达到43.12nm/min。各沉积参数对CdS薄膜生长速率的影响规律各不相同,随温度升高而单调增加,随醋酸铵浓度增大而单调下降;随着转速的加快生长速率先增大后减小最后保持稳定;醋酸镉、硫脲和氨水浓度对生长速率的影响规律较为复杂,存在一临界浓度,在临界浓度两侧生长速率变化差异较大,当浓度过大时,生长速率开始下降。

络合剂对化学水浴沉积ZnS薄膜的影响

采用不同络合剂化学水浴沉积ZnS薄膜,应用台阶仪、SEM、XRD、波谱仪等手段测定了ZnS薄膜的厚度、表面、物相结构及透过率等。结果表明,氨水体系沉积薄膜速度明显慢于另外两种体系,沉积的ZnS薄膜都为立方结构。柠檬酸钠体系沉积的ZnS薄膜结晶和透过率最佳,但薄膜表面缺陷较多;氨水-联氨体系沉积的ZnS薄膜表面质量最佳,结晶和透过率也较好;氨水体系沉积的ZnS薄膜质量较差。用3种体系沉积的ZnS薄膜用于制备铜铟镓硒Cu(In,Ga)Se2太阳电池,氨水和氨水-联氨体系沉积的ZnS薄膜制备的电池转换效率明显高于柠檬酸钠体系沉积的ZnS制备的太阳电池。

联氨对化学水浴沉积ZnS薄膜的影响

在A(ZnSO4、SC(NH2)2、NH4OH)和含有联氨的B(ZnSO4、SC(NH2)2、NH4OH、(NH2)2)两种水溶液中采用化学水浴法沉积ZnS薄膜,研究了联氨对薄膜沉积过程和薄膜性质的影响。结果表明,加入少量联氨以后,薄膜沉积速度明显增加。两种溶液沉积的ZnS都为立方相结构,且含有联氨的B溶液沉积的ZnS薄膜表面附着颗粒较少。在含有联氨的B溶液中沉积的ZnS薄膜结晶度和短波区的透过率均高于A溶液沉积的ZnS薄膜。将两种溶液沉积的ZnS薄膜作为电池缓冲层制备铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池,加入联氨沉积的ZnS制备的CIGS电池转换效率达到7.77%,比不加联氨沉积的ZnS制备的CIGS电池转换效率提高了1.3%。

退火温度对化学水浴沉积CdS薄膜性能的影响

采用化学水浴沉积法(CBD)制备了CdS薄膜,用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、分光光度计进行检测.研究了退火温度对CdS薄膜表面形貌、成分、晶体结构和光学性能的影响.研究表明,CdS薄膜为微晶或是非晶态,S/Cd原子比在0.8左右,可见光透过率较高;随着退火温度的升高,薄膜结晶明显,但是透光率下降,禁带宽度范围在2.42～2.59eV之间.

联氨浓度对化学水浴沉积ZnS薄膜性能的影响

利用化学水浴法(CBD)在硫酸锌、氨水、联氨、硫脲的沉积体系下制备CIGS太阳能电池的ZnS缓冲层薄膜,研究了联氨浓度对缓冲层ZnS薄膜的生长过程、晶体结构及物理性能的影响。结果表明,联氨浓度能够显著影响ZnS薄膜的生长速度,联氨浓度越高,薄膜厚度越大,薄膜的致密性也随之提高;联氨浓度对薄膜的结晶性影响较小,CBD法制备的ZnS薄膜均为非晶薄膜;制备的ZnS薄膜有较高的透过率,禁带宽度为3.85 eV左右,能够使更多短波、高能量光子透过缓冲层到达CIGS吸收层,从而提高电池性能。

化学水浴法制备CdS薄膜退火工艺的研究

基于化学水浴沉积法以硫脲为硫源,醋酸镉为镉源,氨水作为缓冲剂,制备太阳能电池用半导体薄膜硫化镉(CdS),研究不同的退火温度和是否涂敷CdCl2溶液对CdS薄膜的影响。采用X线衍射仪、电子扫描电镜和紫外/可见光分光光度计研究了不同退火工艺对硫化镉薄膜的结构、形貌及光学特性的影响。实验表明,悬涂CdCl2溶液退火处理可明显改善CdS薄膜的结晶及其光学性质,最佳退火温度为400℃,退火时间为60min。

水浴沉积法制备硫化镉薄膜的初步研究

采用化学水浴沉积法制备了半导体薄膜硫化镉(CdS)太阳能电池材料,对影响成膜的因素以及薄膜的结构和光学性能进行了初步测试研究。结果表明,反应溶液的pH值以及薄膜的退火温度是影响成膜的重要因素。实验中pH值范围控制在10.5～10.8之间,最佳退火温度为400℃。另外退火时滴加CdCl2溶液并将其涂抹于薄膜表面,可以使薄膜在可见光范围的透过率得到进一步的提高。

水浴法制备CdS薄膜产生的本征缺陷对光电学性质的影响

采用化学水浴沉积法(CBD)在钠钙玻璃衬底上制备硫化镉(CdS)薄膜,研究不同硫酸镉(CdSO_4)浓度下产生的本征缺陷对CdS薄膜光电学性质的影响。采用光致发光光谱、紫外-可见分光光度计及霍尔效应测试系统对薄膜的本征缺陷、光学及电学性质进行分析,发现CdS薄膜主要存在镉间隙(Cdi)及硫空位(VS)等本征缺陷,且VS随CdSO_4浓度的降低而逐渐减少。同时,VS缺陷的减少有利于薄膜透过率的提高,但在一定程度上降低了薄膜的电导率。根据透过率及其相关公式可知,半导体材料中透过率与电导率成e指数反比关系,适当减小薄膜的电导率可以使其透过率得到大幅度的提高,理论解释与实验结果相一致。

pH值对化学沉积CdS薄膜性质的影响

采用化学沉积法（CBD），在pH值为9，10，11的三种溶液中进行沉积制取CdS薄膜，并利用X射线衍射（XRD）、透射光谱和原子力显微镜：（AFM）对沉积膜进行了测试分析，阐述不同pH值对沉积效果的影响。结果表明：不同pH值的成膜效果差异较大，当pH=9～10之间的成膜效果最好。

pH值对CBD-CdS薄膜性能的影响

重点考察了化学水浴沉积法（CBD）制备CdS多晶薄膜时pH值对薄膜质量的影响规律。分别采用SEM、XRD、UV光谱仪和台阶仪研究了薄膜的表面形貌、晶体结构、透过率和厚度特征。研究表明，当PH值在8．43～10．09间变化时，薄膜为立方晶型，随着PH值的降低，晶粒出现择优生长，薄膜透过率逐渐升高，吸收边蓝移，禁带宽度增大。当pH值为8．43时得到的薄膜光学禁带宽度为2．44eV，接近其本征值。

二步法硫化镉薄膜的制备及性能研究

基于化学水浴法,采用氯化镉、氯化铵、氨水和硫脲溶液体系,通过二步法在导电玻璃上制备了CdS薄膜。系统地研究了二步法生长的膜厚比对CdS薄膜厚度、形貌、结构和光学性能的影响。结果表明,制得CdS薄膜为立方闪锌矿结构,随着85℃与75℃生长时间比的优化,表面粗糙度减少,表面结构致密,结晶性能显著提高,可见光波段透过率明显提高。

化学水浴法制备ZnS薄膜光学性能

利用薄膜分析系统测量不同沉积时间制备的ZnS薄膜透射谱,通过分析薄膜透射谱,来确定ZnS薄膜光学常数和禁带宽度。实验结果表明,在线性生长阶段,薄膜的沉积速率大约为1 nm/min,具有很好的线性关系,沉积0.5 h的ZnS薄膜在可见光范围内光透过率为82%左右。

对低温下制得的CdS薄膜电学性质的研究

采用化学水浴沉积法研究在低温条件下以及硫尿浓度不同的溶液中生长出的硫化镉薄膜的电学性质。采用X-射线衍射(XRD)仪确定退火后的样品是六方相,在(002)、(112)和(004)方向优势生长;使用紫外-可见分光光度计发现各样品的光学性质符合硫化镉作为窗口材料的要求;利用原子力显微镜发现各样品的晶粒形状、均匀性和致密性差异较大;利用化学工作站进行样品的电容-电压测试发现,各样品的掺杂浓度差异很大,其中有的样品掺杂浓度为1.2×1017cm-3,这样的掺杂浓度适合制造光电器件。