ZnSe薄膜用作太阳电池窗口层及其简介

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之前有相关文献用脉冲激光沉积研究了在不同的N2背景压强下, 在光滑的GaAs衬底上沉积ZnSe纳米薄膜,并表征不同的背景 气体压强对ZnSe薄膜的形貌和晶体结构的影响。但是掺N的 ZnSe薄膜并没有像预期的那样:实现P型导电对ZnSe薄膜进行 退火实验,同样没有改变ZnSe薄膜的导电性能。关于掺杂N对 ZnSe薄膜导电性能的影响,还需要做更多的探索。
相关文献报导
一、
不同衬底温度下制备的ZnSe薄膜的XRD图
不同衬底温度制备的ZnSe薄膜的光透过图
ZnSe在不同衬底温度下的禁带宽度
不同Al含量的ZnSe薄膜的XRD图
不同Al含量的ZnSe薄膜的光透过图
不同Al含量的ZnSe薄膜的禁带宽度
二、
不同溅射功率下沉积的ZnSe薄膜的XRD图
不同溅射功率下沉积的ZnSe薄膜的SEM图: A: 60w; B:80w; C:90w; D:100w
ZnSe能带结构图:
-7.26eV~-0.2eV:价带 0eV以上: 导带
ZnSe可单独用作太阳电池窗口层,也可与其他材料堆 叠形成复合窗口层,或者在ZnSe中进行元素掺杂
ZnS/ZnSe ZnS:Al/ZnSe ZnSe/CdSe CrSe/ZnSe等
ZnSe:Te ZnSe:N ZnSe:Al ZnSe:Mn ZnSe:Cu等
从上世纪90年代初,人们就开始用PLD的方法外延生长 ZnSe纳米材料,并取得了较大的成功。
由于ZnSe的熔点高达1520℃,并且在熔化时需要很大的 蒸汽压,因此从熔体中很难直接得到ZnSe单晶。用脉冲激光烧 蚀的方法,可以从ZnSe靶材中溅射出充分解析成为原子、离子 状态的等离子体,沉积得到znSe单晶。
根据目前的文献参考,现在用磁控溅射及化学浴沉积 等方法能得到稳定的ZnSe多晶薄膜,但是用脉冲激光沉积 (PLD)进行ZnSe窗口层制备的研究还不是很广泛。 目前准备进行的工作是通过脉冲激光沉积制得 ZnSe/CdSe薄膜,然后在当前真空环境下对ZnSe/CdSe进 行退火,表征,如果能够得到稳定的ZnSe/CdSe多晶薄膜, 则直接在制备好的ZnSe多晶薄膜上镀上CdTe吸收层,研究 其对电池性能的影响。
以下简述采用化学浴沉积法制备的ZnSe在空气中不 同温度下退火后的结果
不同退火 温度下 ZnSe薄膜 的SEM图
不同退火温度下ZnSe薄膜的光透过和光能隙
刚沉积的和373K退火后的ZnSe薄膜的能 隙值比理论能隙值(2.7eV)大
脉冲激光沉积法制备ZnSe薄膜
脉冲激光沉积技术是目前最有前途的制膜技术,与其它制 备薄膜的方法相比,脉冲激光沉积技术有以下优点: 容易获得期望化学计量的多组分薄膜,即对多组分复 合材料可进行全等同镀膜,其性能比得上分子束外延技术; 衬底温度要求低; 反应迅速,生长快,定向性强,能实现微区沉积; 易于制备多层膜和异质膜,特别是对于制备多元半导 体的异质结,只需通过简单的换靶即可原位沉积多层结构 薄膜材料,如超晶格材料。
ZnSe薄膜用作太阳电池窗口层 及其简介
刘晓兰
Leabharlann Baidu
ZnSe性质简介 ZnSe薄膜的相关文献报道 脉冲激光沉积法制备ZnSe薄膜

ZnSe是Ⅱ-Ⅵ族直接带隙宽禁带半导体,室温下 为闪锌矿结构,高温下为六方纤锌矿结构。禁带 宽度为2.7eV,具有较宽的透光范围(0.5-22μ m), 较高的发光效率和较低的吸收系数,可以允许更 多的光透过而不被吸收。ZnSe在湿空气中易被氧 化。
ZnSe比CdS窗口层具有更大的优点,它不含Cd,能减 少对环境的污染, 而且ZnSe的禁带宽度比CdS( 2 4eV) 大, 使得能量比CdS禁带宽度大的光子仍然 可以通过,有利于提高太阳能电池的光电性能。

ZnSe薄膜的制备技术

化学浴沉积法(CBD) 化学气相沉积法(CVD) 电沉积法(ECD) 分子束外延生长法(MBE) 光化学沉积法(PCD) 脉冲激光沉积法(PLD)等
不同溅射功率下沉积的ZnSe薄膜的透过谱
不同溅射功率下沉积的ZnSe薄膜的Tauc曲线
三、通常制备所得的ZnSe薄膜表面粗糙度较高,且
晶粒尺寸较小,在后续生长CdTe吸收层后,会导致 与CdTe层较差的匹配,从而影响器件的性能。对制 备的ZnSe薄膜进行退火处理,退火过程中ZnSe发生 重结晶过程,优化晶体结构,提升薄膜结晶性。
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