射频磁控溅射法制备CdO/CdTe薄膜太阳能电池

【摘要】：太阳能光伏技术是人类在21世纪必须掌握的核心技术之一，当今世界环境、经济和能源问题突出，而太阳能的应用是解决能源与环境问题的有效途径，如今，光伏发电技术和太阳能产业的发展蒸蒸日上，但同时还存在一些须待解决的严重问题。 太阳能光伏发电组件，分为晶体硅太阳能电池组件和薄膜太阳能电池组件用两类。薄膜太阳能电池使用只有几微米厚的半导体材料,相对于晶硅电池，太阳能薄膜电池理论转换率更高，也更为环保，而且它们的应用更广泛，衬底更灵活，可以应用于太阳能屋顶的屋面材料和双电力发电机。所以，在太阳能电池发展方面，人们在重点研究和发展各种薄膜太阳能电池，侧重研究具有不同光谱响应和不同禁带宽度的复合材料，以制成多结薄膜电池，来进一步提高电池的转换效率和降低成本。 CdTe薄膜太阳能电池具有高的理论转换高效率，制作成本低，它的禁带宽度在1.45ev左右，能与太阳光谱很好地匹配，是一种理想的吸收层材料。目前，在这一领域领先的产业机构是一家叫作FirstSolar（第一太阳能）的公司，它使用碲化镉作为薄膜材料。本文主要对射频磁控溅射法制备CdO/CdTe薄膜电池进行研究，利用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、HG-500多波段光源、吉时利6487型皮安表和I-V测试系统等测试手段研究不同制备工艺对电池性能的影响，给出了研究CdTe薄膜电池的一些实例，分析了提高电池效率的方法。实验结果表明，溅射功率和工作压强是影响CdTe薄膜性能的关键因素，适当地增加磁射功率和降低工作压强可以提高薄膜的结晶性能和光学特性，升高衬底温度可以提高CdTe薄膜的性能，提高薄膜电池效率。对CdTe薄膜进行少量的Cu掺杂能明显改善薄膜的电学性能，提高电池的电流密度，但过量的掺杂会破坏晶格，Cu掺杂对薄膜的禁带宽度影响很小。采用射频磁控溅射法制备CdO薄膜，Ar/O2比是影响CdO薄膜性能是主要因素，Ar/O2比大电学性能好，Ar/O2比小光透过率高，适当增加Ar/O2比可以改善电池的短波响应，提高电池的短流密度。 【关键词】：CdTe薄膜 CdO薄膜 射频磁控溅射 太阳能电池 工艺参数
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.42
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 文献综述10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 太阳能电池简介11-16
• 1.2.1 太阳能电池的基本工作原理11-14
• 1.2.2 太阳能电池效率14
• 1.2.3 太阳能电池结构14-16
• 1.3 太阳能电池分类16-21
• 1.3.1 单晶硅太阳电池16
• 1.3.2 多晶硅太阳电池16-17
• 1.3.3 多晶硅和微晶硅薄膜太阳电池17
• 1.3.4 非晶硅薄膜太阳电池17-18
• 1.3.5 带状硅太阳电池18
• 1.3.6 ΙΙΙ V 族化合物太阳电池18-19
• 1.3.7 硒铟铜多晶薄膜太阳电池19-20
• 1.3.8 碲化镉多晶薄膜太阳电池20-21
• 1.3.9 有机太阳电池21
• 1.4. 光伏发电概况21-23
• 1.4.1 国外发展概况21-22
• 1.4.2 国内发展概况22-23
• 1.5 本论文的主要工作及目的23-24
• 第2章 样品的制备方法和测试方法24-38
• 2.1 CdTe 薄膜的制备工艺24-27
• 2.1.1 近距离空间升华法24-25
• 2.1.2 电沉积法25
• 2.1.3 磁控溅射法25-26
• 2.1.4 真空蒸发法26
• 2.1.5 近距离气相输运26
• 2.1.6 丝网印刷法26-27
• 2.2 射频磁控溅射制备 CdTe 多晶薄膜27-32
• 2.2.1 磁控溅射沉积 CdTe 薄膜原理27-28
• 2.2.2 射频磁控溅射的特点28-29
• 2.2.3 射频磁控溅射系统29-30
• 2.2.4 工艺参数对 CdTe 薄膜的影响30-32
• 2.3 测试 CdTe 薄膜方法介绍32-37
• 2.3.1 薄膜的晶体结构测试32-33
• 2.3.2 薄膜光学性质的测试33
• 2.3.3 薄膜的电学性能测试33-36
• 2.3.4 薄膜表面形貌及成分测试36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第3章 CdTe 薄膜的制备及特性研究38-51
• 3.1 样品制备与测试38-40
• 3.1.1 基片的清洗38
• 3.1.2 CdTe 薄膜样品制备的实验过程38-40
• 3.2 结果与讨论40-50
• 3.2.1 薄膜晶体结构分析40-43
• 3.2.2 薄膜的光学性质43-46
• 3.2.3 薄膜的形貌与成分分析46-50
• 3.3 本章总结50-51
• 第4章 Cu 掺杂对 CdTe 薄膜性能的影响51-56
• 4.1 引言51
• 4.2 掺杂过程讨论51-55
• 4.2.1 共溅射法掺杂51
• 4.2.2 Cu 掺杂前后 CdTe 薄膜的晶体结构分析51-52
• 4.2.3 Cu 掺杂后 CdTe 薄膜的电学特性52-54
• 4.2.4 Cu 掺杂后 CdTe 薄膜的光学特性54-55
• 4.3 本章总结55-56
• 第5章 CdO/CdTe 薄膜电池的制备及性能测试56-61
• 5.1 CdTe 薄膜电池结构56-58
• 5.1.1 透明导电 ZnO 薄膜56-57
• 5.1.2 CdO 薄膜的制备及特性57
• 5.1.3 CdTe 薄膜及 Cu 背电极的制备57-58
• 5.2 电池性能测试58-60
• 5.2.1 薄膜电池的光谱响应58
• 5.2.2 薄膜电池的伏安特性58-60
• 5.3 本章总结60-61
• 第6章 结论61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-69
• 详细摘要69-73

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

薄膜太阳能电池市场前景广阔    陈向力;

新能源材料    

太阳能电池    

薄膜光伏发展势头强劲    

神华集团召开“基于纳米结构的第三代高效薄膜太阳能电池研发”项目论证会    

薄膜太阳能电池市场前景广阔    陈向力;

薄膜太阳能电池的研究现状与分析    高敏苓;贾金平;宋文华;苑同锁;

前途广阔的薄膜式电池    高峰;

中国非晶硅薄膜太阳能电池专利状况分析    蔡志端;

薄膜太阳能电池技术及市场发展现状    张世伟;

构建生态宜居之都—从光伏建筑一体化开始    时方晓;陈曦;

薄膜太阳电池用TCO玻璃发展分析    郭卫;陈静;

铜铟硒(CIS)薄膜太阳能电池吸收层的硒化工艺优化研究    王波;刘平;李伟;刘新宽;马凤仓;陈小红;

铜铟镓硒和铜锌锡硫化合物半导体纳米材料的制备    张庶;张晓琨;孙一灵;向勇;

新型高效铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究和开发状况    庄大明;张弓;

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究进展    岳恩;唐龙;罗顺安;张平;

CuO薄膜的制备及其光伏特性    张君善;高斐;刘晓静;宋美周;李宁;

温度交变环境对薄膜太阳电池相关层材料性能的影响    郝延明;蔡宏琨;周严;林波;张德贤;林列;

基于碳纳米管的薄膜太阳能电池及多孔吸附材料    曹安源;

光电子玻璃相关技术    

就强效薄膜太阳能电池项目    记者 程娟

迅速崛起的薄膜太阳能电池    刘林森

海南三亚重点培育薄膜太阳能电池产业    高志中

低成本薄膜太阳能电池基地落户广州    记者 朱艳燕

正泰首批薄膜太阳能电池产品下线    瞿金霞

薄膜太阳能电池发展前景被看好    本报记者 钟银燕

扬州开建薄膜太阳能电池生产线    刘世领

国际薄膜太阳能电池峰会举行    记者 王庭君　特约记者 滕树军

英国挪威合作研发新型薄膜太阳能电池    黄堃

新区圣睿公司进军欧盟市场    邹俊　任晓锋 余宽平

铜铟硒薄膜太阳能电池相关材料研究    万磊

Cu_2ZnSnSe_4薄膜太阳能电池的制备及其p-n结能带偏移的研究    李纪

柔性基底薄膜太阳能电池研究与试制    冯煜东

对溅射法制备的铜铟镓硒吸收层与掺铝氧化锌窗口层结构与性能的研究    李欣益

基于二氧化钛与聚苯胺太阳能电池的研究    刘自然

铜铟硒薄膜太阳能电池材料的制备与若干理论计算研究    蒋方丹

铜铟镓硒薄膜太阳能电池关键材料与原理型器件制备与研究    罗派峰

高转换效率CdTe薄膜太阳电池制备及关键科学问题研究    白治中

玻璃基太阳能电池薄膜材料制备及其结构和性能研究    徐慢

低温液相法制备三元硫属半导体薄膜的研究    石勇

射频磁控溅射法制备CdO/CdTe薄膜太阳能电池    王国昌

有机薄膜太阳能电池物理性质的研究    王平

纳米硅薄膜太阳能电池的制备和性能研究    叶枫

薄膜太阳能电池的遗传算法优化    王全志

硅基薄膜太阳能电池材料的制备与性能研究    尤天友

有机小分子薄膜太阳能电池器件电极缓冲层的机理研究    刘亚东

基于背部表面等离子体对薄膜太阳能电池效率的影响    王李

碲化镉薄膜太阳能电池相关材料的制备与表征    侯泽荣

金属平板和光栅结构理论研究    徐威

薄膜太阳能电池中半导体电极热电性质的第一性原理研究    袁小娟