【正文】 薄膜太陽(yáng)能電池吸收層和相應(yīng)pn結(jié)的質(zhì)量，對(duì)于下層配置的薄膜太陽(yáng)能電池則會(huì)增大入射光的散射損失[20]。圖34為不同濺射功率的 CdS 薄膜的透過(guò)率曲線。濺射功率為60W和80W的薄膜透過(guò)率明顯低于40W的透過(guò)率說(shuō)明功率的提高會(huì)降低透過(guò)率，這主要是因?yàn)楣β侍岣咧率篂R射到襯底上的CdS增多，CdS膜厚增加，從而降低了透過(guò)率（不同濺射功率的CdS薄膜的膜厚如表31所示）。薄膜的吸收系數(shù)(α)由下列公式確定。濺射功率為40W、60W、80W的試樣所對(duì)應(yīng)的禁帶寬度分別為：、。圖35 不同濺射時(shí)間的CdS薄膜 XRD分析圖36 不同濺射時(shí)間CdS薄膜的XRD圖譜圖36, 不同濺射時(shí)間制得的CdS薄膜的XRD衍射圖譜，XRD圖樣記錄了以4176?？梢钥吹絏RD圖呈現(xiàn)出清晰尖銳的多晶衍射峰，表明薄膜的結(jié)晶性較好。從數(shù)據(jù)可知隨著濺射時(shí)間的增長(zhǎng)，晶粒尺寸不斷增加，其粗糙度也隨之增加。所以濺射的時(shí)間越長(zhǎng)，制備的CdS薄膜質(zhì)量越好?？梢?jiàn), 隨沉積時(shí)間增加 ,CdS 薄膜符合作為窗口層材料的要求，盡可能吸收短波區(qū)域的光，而長(zhǎng)波區(qū)域的光盡可能透過(guò)，被吸收層吸收，這利于提高電池的轉(zhuǎn)換效率。CdS薄膜的膜厚如表32所示。從光子收集的角度來(lái)看，能隙的增加，有利于天陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的提高。但是通過(guò)主峰周圍的小峰可以看出CdS薄膜的晶體結(jié)構(gòu)以六方結(jié)構(gòu)為主，隨著襯底溫度的增加，主峰強(qiáng)度逐漸減小，立方晶的峰逐漸減小，CdS薄膜的晶體結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)為六方結(jié)構(gòu),由此可知六方晶結(jié)構(gòu)的CdS具有較好的熱穩(wěn)定性，這與文獻(xiàn)中所述一致[22]。 AFM分析圖311為襯底溫度為100℃、200℃、300℃的CdS薄膜試樣。前文也說(shuō)過(guò)，表面粗糙度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能電池pn結(jié)質(zhì)量下降，還會(huì)降低薄膜的透過(guò)率。襯底溫度為100℃的試樣圖譜顯示干涉圖樣在透過(guò)率譜帶邊有突然的下落，說(shuō)明CdS薄膜的結(jié)晶度好。但晶粒尺寸隨襯底溫度的升高而增加，折射光增多，這降低了長(zhǎng)波區(qū)的透過(guò)率（不同襯底溫度的CdS薄膜的膜厚如表33所示）。禁帶寬度隨襯底溫度的增加而增加，這可能是由于CdS的蒸發(fā)及晶粒尺寸的改變而引起的。圖313不同工作氣壓的 CdS 薄膜試樣 XRD分析圖314 不同實(shí)驗(yàn)氣壓的CdS薄膜的XRD圖譜圖314, 不同實(shí)驗(yàn)氣壓制得的CdS薄膜的XRD衍射圖譜，XRD圖樣記錄了以4176?？梢钥吹絏RD圖呈現(xiàn)出清晰尖銳的多晶衍射峰，表明薄膜的結(jié)晶性較好。從圖中可以看出主峰峰強(qiáng)隨實(shí)驗(yàn)氣壓的升高而迅速降低，而且H(103)峰也隨實(shí)驗(yàn)氣壓升高而降低，這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)氣壓的升高抑制了CdS晶體的形核長(zhǎng)大，使CdS薄膜結(jié)晶不好。從圖中可以看到CdS薄膜表面有一些明顯的空洞，這可能是由于形核不均勻而形成的微孔。同時(shí)，較低的實(shí)驗(yàn)氣壓有助于降低CdS薄膜的表面粗糙度，從而提高pn結(jié)的質(zhì)量和CdS薄膜的透過(guò)率。實(shí)驗(yàn)氣壓為2pa、3pa的試樣短波區(qū)透過(guò)率大于1pa的試樣，說(shuō)明短波透過(guò)率隨實(shí)驗(yàn)氣壓的升高而升高，這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)氣壓的增大使濺射到襯底上的CdS減少（這主要是因?yàn)闅鍤饬吭龆嘁种屏薃r+的生成），使膜厚降低，從而增加了短波區(qū)的透過(guò)率。隨著氣壓的增加，CdS 薄膜的顏色逐漸變淺，從表34可知薄膜的厚度隨氣壓升高而降低，上述現(xiàn)象可能是因?yàn)闅鈮荷呤篂R射到襯底上的CdS減少，從而降低了薄膜的厚度。但是算得較高實(shí)驗(yàn)氣壓的禁帶寬度與文獻(xiàn)中所寫的有一定差距，這可能是因?yàn)橹苽涞腃dS 薄膜太薄造成的。H(200)和H(104)峰強(qiáng)有所增強(qiáng)，表明隨著靶材到襯底距離的增大，制備的CdS薄膜六方晶結(jié)構(gòu)更加明顯，但擇優(yōu)取向變得不明顯。這會(huì)形成微小的漏電通道而降低電池的旁路電阻，影響電池的性能。從圖中可以看到CdS 薄膜的透過(guò)率曲線的吸收邊陡直，短波區(qū)域透過(guò)率低而長(zhǎng)波區(qū)域透過(guò)率高，大于吸收邊波長(zhǎng)的透過(guò)率約為70%以上。這表示靶材到襯底距離的增加使得濺射到襯底上的CdS減少，這可能是因?yàn)榫嚯x增加使CdS的移動(dòng)距離增加，有一部分CdS因?yàn)樽璧K作用沒(méi)有到達(dá)襯底，靶材到襯底的距離越大阻礙越多，CdS到達(dá)的越少，薄膜越薄。禁帶寬度隨靶材到襯底的距離增加而增大，可能是由于膜厚的降低或晶粒尺寸的增加引起的。處C(111)/H(002)的衍射峰位相對(duì)強(qiáng)度較大，表明CdS薄膜擇優(yōu)取向明顯。說(shuō)明晶粒的長(zhǎng)大將會(huì)使CdS薄膜表面變粗糙，但會(huì)降低CdS薄膜表面的空洞等缺陷，有利于提高CdS薄膜的性能。參考文獻(xiàn)[1]Moualkia H,Hariech S,Aida M Solid Films,2009,518:1259.[2]俞秋蒙. 薄膜太陽(yáng)能電池窗口層材料的應(yīng)用與發(fā)展[J].科技致富向?qū)В?011年，12期：1548[3]朱興華,楊定宇,[J].真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào),2011年,06期:671676[4] Romeo N, Bosio A, Canevari V, etal . Recent Progress on CdTe/CdS Thin Film Solar Cells[J].Solar Energy,2004,77(6):795801[5]張傳軍，叢家銘，鄔云驊等. CdS薄膜的可見(jiàn)和近紅外光譜性能研究[J].紅外技術(shù)，2013年，35卷（05期）：259264[6]常笑薇. CdS薄膜及其太陽(yáng)能電池的制備和性質(zhì)研究[D]：[碩士學(xué)位論文].北京交通大學(xué)，2006年[7]蔡亞平，李衛(wèi)，馮良桓. 化學(xué)水浴法制備大面積 CdS 薄膜及其光伏應(yīng)用[J].物理學(xué)報(bào),2009年，58卷（第1期）438443[8]何智兵，[J].真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2004，24(2)：125132[9]葛艷輝，史偉民，魏光普. 電沉積法制備CdS薄膜及其性能研究[J]. 人工晶體學(xué)報(bào)，2006年35卷（第4期）867870[10]趙嘉學(xué)，[J].真空，2004年，41卷（04期）：7479 [10]董騏，[J].真空科學(xué)與技術(shù)，1996年，16卷（01期）:5157 [11]董騏，范毓殿. 非平衡磁控濺射及其應(yīng)用[J]. 真空科學(xué)與技術(shù)，1996年，16卷（01期）:5157[12]郝正同，謝泉，[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010年2月，27 卷（第1期）：6264[13]葉永昌，[J].光學(xué)技術(shù),1981年05期:1619[14]夏蘭. CdS_CdTe太陽(yáng)能電池中CdS薄膜的制備及其特性研究[D]:[碩士學(xué)位論文].四川大學(xué)，2007年[15]李愿杰，唐茜，黎兵等. CdS/CdTe疊層太陽(yáng)電池的制備及其性能[J]. 半導(dǎo)體學(xué)報(bào),2007年，28卷（5期）：722725[16]王路威. 半導(dǎo)體激光器的發(fā)展及其應(yīng)用[J].成都大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2003年，22卷（03期）：3438[17][D]:[碩士學(xué)位論文].南昌大學(xué)，2006年[18]楊文茂,劉艷文,徐祿祥,[J]. 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào), 2005, 25 (第3期):204205[19]Li Y, Tu J P, Huang X H, et al. Netlike SnS/carbonnanoposite film anode material for lithium ion batteries, ElectrochemistryC ommunications, 2007,9( 1):49~53.[20]張傳軍,叢家銘等. CdS薄膜的可見(jiàn)和近紅外光譜性能研究[J]. ，35卷（05期）：256264[21]謝儒彬. CdTe/CdS太陽(yáng)能電池中CdS薄膜的制備[D]:[碩士學(xué)位論文].南京大學(xué)，2013年[22]李衛(wèi),馮良桓. CdS/CdTe太陽(yáng)電池中CdS多晶薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能[J].，25卷（04期）：426429致 謝感謝在實(shí)驗(yàn)及撰寫論文期間給予我?guī)椭膶?dǎo)師曾冬梅老師。我相信這是我在大學(xué)期間所收獲的最可寶貴的精神財(cái)富并且它在我今后的人生中必定會(huì)對(duì)我有著極大的幫助。 簽 名： 日 期： 38。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。曾冬梅老師在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中一方面給予我指導(dǎo)，使我明確前進(jìn)的方向，另一方面時(shí)刻鍛煉我獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力。禁帶寬度隨CdS薄膜的厚度增加而降低。過(guò)低的濺射功率或過(guò)高的襯底溫度會(huì)影響CdS薄膜的結(jié)晶，所以濺射功率不能太低，否則結(jié)晶較差或無(wú)晶體結(jié)構(gòu)形成。 第四章 結(jié)論本文以CdS靶為濺射靶材，利用磁控濺射的方法在ITO玻璃上制備不同工藝參數(shù)的CdS薄膜，通過(guò)XRD、AFM、紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)等對(duì)CdS薄膜進(jìn)行表征，研究不同參數(shù)對(duì)CdS薄膜的影響，得到如下結(jié)論：（1） XRD測(cè)試結(jié)果表明，用磁控濺射法制備的CdS薄膜屬于立方結(jié)構(gòu)(C)和六方結(jié)構(gòu)(H)混晶結(jié)構(gòu),。、。但是對(duì)于長(zhǎng)波區(qū)，這說(shuō)明過(guò)大的間距會(huì)造成透過(guò)率的降低，這可能與CdS薄膜晶粒尺寸有關(guān)，晶粒尺寸越大折射越多，降低了透過(guò)率（不同靶材到襯底間距的CdS薄膜的膜厚如表35所示）。過(guò)小的靶材到襯底間距可能會(huì)使晶粒形核較差，影響薄膜的表面光潔度及太陽(yáng)能電池pn結(jié)的性能。 AFM分析、對(duì)應(yīng)的CdS試樣的晶粒尺寸分別為：150nm、160nm、175nm，晶粒尺寸隨著靶材到襯底間距的增大而增大，、表面粗糙度隨著靶材到襯底間距的增大而增大，這是因?yàn)榫Я３叽绲脑龃笫沟帽砻孀兇植?。圖317不同靶間距的 CdS 薄膜試樣 XRD分析圖318 不同靶材到襯底間距的CdS薄膜的XRD圖譜圖318為不同的靶材到襯底間距制得的CdS薄膜的XRD衍射圖譜，從圖中可以看出隨著靶材到襯底距離的增大，主峰的峰強(qiáng)明顯下降，H(102)峰峰強(qiáng)有所增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)壓強(qiáng)為1pa、2pa、。這可能是因?yàn)榫Я３叽珉S實(shí)驗(yàn)氣壓升高而增大，使光折射增多，從而降低了長(zhǎng)波區(qū)的透過(guò)率（不同實(shí)驗(yàn)氣壓的CdS薄膜的膜厚如表34所示）。圖316顯示了CdS薄膜的光學(xué)透射譜(T)，光譜顯示干涉圖樣在透過(guò)率譜帶邊有突然的下落，說(shuō)明CdS薄膜的結(jié)晶度好，短波區(qū)域透過(guò)率低而長(zhǎng)波區(qū)域透過(guò)率高，大于吸收邊波長(zhǎng)的透過(guò)率約為70%以上。通過(guò)表面形貌圖可以看出隨實(shí)驗(yàn)氣壓的增高，CdS薄膜表面的空洞變多，這說(shuō)明隨著實(shí)驗(yàn)氣壓的升高，氬氣量雖然增多，但過(guò)多的氬氣抑制了抑制了Ar+的生成，濺射的CdS減少，從而使制備的CdS薄膜變得疏松多孔。(a) (b) (c)圖315 (a)實(shí)驗(yàn)氣壓1pa的試樣 (b)實(shí)驗(yàn)氣壓2pa的試樣 (c)實(shí)驗(yàn)氣壓3pa的試樣圖315(a) (b) (c)給出了實(shí)驗(yàn)氣壓1pa、2pa、3pa的CdS薄膜的表面形貌圖，其晶粒尺寸分別為120nm、140nm、165nm，、。附近出現(xiàn)的較強(qiáng)峰就是CdS的主峰,前面我們已經(jīng)分析過(guò)了,僅依據(jù)這個(gè)峰我們很難判斷出來(lái)制備的CdS薄膜是立