光谱分析气体状态对近空间升华沉积CdTe多晶薄膜的影响

摘要

在CdTe多晶薄膜太阳电池制备中用近空间升华法生长了CdTe多晶薄膜, 沉积工作气体的状态决定了薄膜的结构、性质. 文章首先分析了近空间沉积的物理机制, 测量了近空间沉积装置内的温度分布, 使用氩氧混合气体为工作气体, 其中重点讨论了该气体状态(包括气氛和气压)与薄膜的初期成核的关系, 即择优取向程度和光能隙与气氛和气压的关系. 结果表明, (1)不同气氛下沉积的CdTe薄膜均为立方相结构. 随氧浓度的增加, σ增加, 氧浓度为6%时, σ最大, 之后随氧浓度增加, σ降低, 在12%达到最小, 然后随氧浓度的增加而增加, 在氧浓度为9%时沉积的结晶更完整. CdTe薄膜的光能隙为1.50～1.51 eV; (2)在氩氧气氛下氧浓度为9%, 不同气压下制备的样品, 均有立方相CdTe, 此外, 还有CdS和SnO2:F衍射峰. CdTe晶粒随气压增加有减小趋势, 随气压的增加, 透过率呈下降趋势, 相应的CdTe吸收边向短波方向移动; (3)在氩氧气氛下氧浓度为9%, 采用衬底温度550 ℃, 源温度620 ℃, 沉积时间4 min时制备的CdTe多晶薄膜获得了转换效率优良的结构为SnO2:F/CdS/CdTe/Au的集成电池.