磁控溅射Cl掺杂CdTe薄膜的孪晶结构与电学性质
本文关键词：磁控溅射Cl掺杂CdTe薄膜的孪晶结构与电学性质 出处：《物理学报》2017年08期 论文类型：期刊论文
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【摘要】：CdTe用作薄膜太阳能电池吸收层需要经过氯处理才能得到高的光电转换效率,其中Cl原子的作用机理仍然没有完全被理解.实验发现Cl原子主要偏聚在CdTe晶界处,对晶界有钝化作用,而有第一性原理计算认为Cl原子掺入CdTe晶格能够引入浅能级提高光电转换效率.为了验证Cl原子掺杂是否对CdTe的光电转换效率有益,本文通过磁控溅射制备了100 ppm(ppm=1/1000000)Cl原子掺杂的CdTe(CdTe:Cl)薄膜并研究了薄膜的晶体结构与电学性质,同时对比了正常氯处理的无掺杂CdTe薄膜与CdTe:Cl薄膜之间的性质区别.实验发现Cl原子掺杂会在CdTe:Cl中形成大量仅由几个原子层构成的孪晶,电子和空穴在CdTe:Cl薄膜中没有分离的传导通道,而在氯处理后的CdTe薄膜中电子沿晶界传导,空穴沿晶粒内部传导.磁控溅射沉积的CdTe:Cl多晶薄膜属于高阻材料,退火前载流子迁移率很低,退火后载流子浓度降低到本征数量级,电阻率提高.CdTe:Cl薄膜电池效率远低于正常氯处理的无掺杂CdTe薄膜电池效率.磁控溅射制备的非平衡重掺杂CdTe:Cl多晶薄膜不适合用作薄膜太阳能电池的吸收层.
[Abstract]:CdTe is used as the absorbing layer of thin film solar cell by chlorine treatment can obtain high photoelectric conversion efficiency, the Cl atom mechanism is still not fully understood. The experimental results showed that Cl atoms segregate at the CdTe grain boundaries, passivation of grain boundaries, and first principle calculations that Cl atoms doped into the lattice of CdTe to the introduction of a shallow level to improve the photoelectric conversion efficiency. In order to verify whether the Cl atom of CdTe photoelectric conversion efficiency good, we synthesized 100 ppm by magnetron sputtering (ppm=1/1000000) Cl doped CdTe (CdTe:Cl) crystal structure and electrical properties of thin films and thin films were studied, and compared the difference between the properties of non doped CdTe thin films CdTe:Cl thin film and normal chlorine treatment. The experimental results showed that Cl doping can form twins by only a few atomic layers in CdTe:Cl, electrons and holes in thin CdTe:Cl No conduction channel separation membrane, CdTe membrane in chlorine treated in electronic conduction along the grain boundary, hole along grain internal conduction. Magnetron sputtering deposition of CdTe:Cl polycrystalline thin films are of high resistance materials, annealing before the carrier mobility is very low, the carrier concentration decreases after annealing to the intrinsic order, non doped CdTe thin films battery efficiency improve the efficiency of.CdTe:Cl thin film solar cell is far below the normal chlorine processing. Non equilibrium of heavily doped CdTe:Cl prepared by magnetron sputtering thin film is not suitable for used as absorption layer of thin film solar cells.
【作者单位】： 北京航空航天大学材料科学与工程学院;中国科学院电工研究所太阳能热利用及光伏系统重点实验室;中国科学院大学;北京低碳清洁能源研究所;
【基金】：国家高技术研究发展计划(批准号:2015AA050609) 国家自然科学基金(批准号:61274060) 中国科学院创新交叉团队项目资助的课题~~
【分类号】：TB383.2;TM914.42
【正文快照】： 结,抑制载流子复合[8].第一性原理计算则发现Cli f 原子会取代Te原子的位置,并与Cd空位缔合形成口 VCd-ClTe(A中心),为CdTe提供浅P掺杂能级[9].CdTe薄膜太阳能电池具有高转化效率、低制 似乎C1原子在CdTe晶界偏聚或是C1原子掺杂进造成本等特点在CdTe薄膜电池的制备工艺 入CdTe
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