ZnSe薄膜用作太阳电池窗口层及其简介

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1、ZnSe薄膜用作太阳电池窗口层 及其简介刘晓兰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-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(0.5-22m） ，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

2、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 ZnSe:Te ZnS:Al/ZnSe ZnSe:N ZnSe/CdSe ZnSe:Al CrSe/ZnSe等 ZnSe:MnZnSe:Cu等相关文献报导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 图一、ZnSe在不同衬底温度下的禁带宽度不同A

3、l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。以下简述采用化学浴

4、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

5、结构薄膜材料，如超晶格材料。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。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。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。