【正文】 薄膜太陽能電池吸收層和相應(yīng)pn結(jié)的質(zhì)量，對于下層配置的薄膜太陽能電池則會增大入射光的散射損失[20]。圖34為不同濺射功率的 CdS 薄膜的透過率曲線。濺射功率為60W和80W的薄膜透過率明顯低于40W的透過率說明功率的提高會降低透過率，這主要是因為功率提高致使濺射到襯底上的CdS增多，CdS膜厚增加，從而降低了透過率（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的試樣所對應(yīng)的禁帶寬度分別為：、。圖35 不同濺射時間的CdS薄膜 XRD分析圖36 不同濺射時間CdS薄膜的XRD圖譜圖36, 不同濺射時間制得的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)可知隨著濺射時間的增長，晶粒尺寸不斷增加，其粗糙度也隨之增加。所以濺射的時間越長，制備的CdS薄膜質(zhì)量越好。可見, 隨沉積時間增加 ,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，而長波區(qū)域的光盡可能透過，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看，能隙的增加，有利于天陽能電池轉(zhuǎn)換效率的提高。但是通過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。前文也說過，表面粗糙度過大會導(dǎo)致太陽能電池pn結(jié)質(zhì)量下降，還會降低薄膜的透過率。襯底溫度為100℃的試樣圖譜顯示干涉圖樣在透過率譜帶邊有突然的下落，說明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，這降低了長波區(qū)的透過率（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 不同實驗氣壓的CdS薄膜的XRD圖譜圖314, 不同實驗氣壓制得的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隨實驗氣壓的升高而迅速降低，而且H(103)峰也隨實驗氣壓升高而降低，這可能是因為實驗氣壓的升高抑制了CdS晶體的形核長大，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，較低的實驗氣壓有助于降低CdS薄膜的表面粗糙度，從而提高pn結(jié)的質(zhì)量和CdS薄膜的透過率。實驗氣壓為2pa、3pa的試樣短波區(qū)透過率大于1pa的試樣，說明短波透過率隨實驗氣壓的升高而升高，這可能是因為實驗氣壓的增大使濺射到襯底上的CdS減少（這主要是因為氬氣量增多抑制了Ar+的生成），使膜厚降低，從而增加了短波區(qū)的透過率。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)象可能是因為氣壓升高使濺射到襯底上的CdS減少，從而降低了薄膜的厚度。但是算得較高實驗氣壓的禁帶寬度與文獻中所寫的有一定差距，這可能是因為制備的CdS 薄膜太薄造成的。H(200)和H(104)峰強有所增強，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 薄膜的透過率曲線的吸收邊陡直，短波區(qū)域透過率低而長波區(qū)域透過率高，大于吸收邊波長的透過率約為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，這可能是因為距離增加使CdS的移動距離增加，有一部分CdS因為阻礙作用沒有到達襯底，靶材到襯底的距離越大阻礙越多，CdS到達的越少，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)的衍射峰位相對強度較大，表明CdS薄膜擇優(yōu)取向明顯。說明晶粒的長大將會使CdS薄膜表面變粗糙，但會降低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[1]Moualkia H,Hariech S,Aida M Solid Films,2009,518:1259.[2]俞秋蒙. 薄膜太陽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,2011年,06期:671676[4] Romeo N, Bosio A, Canevari V, etal . 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CdS/CdTe太陽電池中CdS多晶薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能[J].，25卷（04期）：426429致 謝感謝在實驗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富并且它在我今后的人生中必定會對我有著極大的幫助。 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。曾冬梅老師在整個畢業(yè)設(shè)計過程中一方面給予我指導(dǎo)，使我明確前進的方向，另一方面時刻鍛煉我獨立思考解決問題的能力。禁帶寬度隨CdS薄膜的厚度增加而降低。過低的濺射功率或過高的襯底溫度會影響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XRD、AFM、紫外可見光分光光度計等對CdS薄膜進行表征，研究不同參數(shù)對CdS薄膜的影響，得到如下結(jié)論：（1） XRD測試結(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),。、。但是對于長波區(qū)，這說明過大的間距會造成透過率的降低，這可能與CdS薄膜晶粒尺寸有關(guān)，晶粒尺寸越大折射越多，降低了透過率（不同靶材到襯底間距的CdS薄膜的膜厚如表35所示）。過小的靶材到襯底間距可能會使晶粒形核較差，影響薄膜的表面光潔度及太陽能電池pn結(jié)的性能。 AFM分析、對應(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，這是因為晶粒尺寸的增大使得表面變粗糙。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，主峰的峰強明顯下降，H(102)峰峰強有所增強。實驗壓強為1pa、2pa、。這可能是因為晶粒尺寸隨實驗氣壓升高而增大，使光折射增多，從而降低了長波區(qū)的透過率（不同實驗氣壓的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率譜帶邊有突然的下落，說明CdS薄膜的結(jié)晶度好，短波區(qū)域透過率低而長波區(qū)域透過率高，大于吸收邊波長的透過率約為70%以上。通過表面形貌圖可以看出隨實驗氣壓的增高，CdS薄膜表面的空洞變多，這說明隨著實驗氣壓的升高，氬氣量雖然增多，但過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)實驗氣壓1pa的試樣 (b)實驗氣壓2pa的試樣 (c)實驗氣壓3pa的試樣圖315(a) (b) (c)給出了實驗氣壓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)的較強峰就是CdS的主峰,前面我們已經(jīng)分析過了,僅依據(jù)這個峰我們很難判斷出來制備的CdS薄膜是立