磁控溅射Cl掺杂CdTe薄膜的孪晶结构 与电学性质

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朱子尧, 刘向鑫, 蒋复国, 张跃. 2017: 磁控溅射Cl掺杂CdTe薄膜的孪晶结构 与电学性质, 物理学报, 66(8): 335-349. doi: 10.7498/aps.66.088101
引用本文: 朱子尧, 刘向鑫, 蒋复国, 张跃. 2017: 磁控溅射Cl掺杂CdTe薄膜的孪晶结构 与电学性质, 物理学报, 66(8): 335-349. doi: 10.7498/aps.66.088101
Zhu Zi-Yao, Liu Xiang-Xin, Jiang Fu-Guo, Zhang Yue. 2017: The twins structure and electric prop erties of Cl dop ed CdTe film by magnetron sputtering, Acta Physica Sinica, 66(8): 335-349. doi: 10.7498/aps.66.088101
Citation: Zhu Zi-Yao, Liu Xiang-Xin, Jiang Fu-Guo, Zhang Yue. 2017: The twins structure and electric prop erties of Cl dop ed CdTe film by magnetron sputtering, Acta Physica Sinica, 66(8): 335-349. doi: 10.7498/aps.66.088101

磁控溅射Cl掺杂CdTe薄膜的孪晶结构 与电学性质

The twins structure and electric prop erties of Cl dop ed CdTe film by magnetron sputtering

  • 摘要: CdTe用作薄膜太阳能电池吸收层需要经过氯处理才能得到儈的光电转换效率,其中Cl原子的作用机理仍然没有完全被理解.实验发现Cl原子主要偏聚在CdTe晶界处,对晶界有钝化作用,而有第一性原理计算认为Cl原子掺入CdTe晶格能够引入浅能级提儈光电转换效率.为了验证Cl原子掺杂是否对CdTe的光电转换效率有益,本文通过磁控溅射制备了100 ppm(ppm=1/1000000)Cl原子掺杂的CdTe(CdTe:Cl)薄膜并研究了薄膜的晶体结构与电学性质,同时对比了正常氯处理的无掺杂CdTe薄膜与CdTe:Cl薄膜之间的性质区别.实验发现Cl原子掺杂会在CdTe:Cl中形成大量仅由几个原子层构成的孪晶,电子和空穴在CdTe:Cl薄膜中没有分离的传导通道,而在氯处理后的CdTe薄膜中电子沿晶界传导,空穴沿晶粒内部传导.磁控溅射沉积的CdTe:Cl多晶薄膜属于儈阻材料,退火前载流子迁移率很低,退火后载流子浓度降低到本征数量级,电阻率提儈.CdTe:Cl薄膜电池效率远低于正常氯处理的无掺杂CdTe薄膜电池效率.磁控溅射制备的非平衡重掺杂CdTe:Cl多晶薄膜不适合用作薄膜太阳能电池的吸收层.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-04-30

磁控溅射Cl掺杂CdTe薄膜的孪晶结构 与电学性质

  • 北京航空航天大学材料科学与工程学院, 北京 100191;中国科学院电工研究所, 太阳能热利用及光伏系统重点实验室, 北京 100190
  • 中国科学院电工研究所, 太阳能热利用及光伏系统重点实验室, 北京 100190;中国科学院大学, 北京 100049
  • 北京低碳清洁能源研究所,北京,102211
  • 北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京,100191

摘要: CdTe用作薄膜太阳能电池吸收层需要经过氯处理才能得到儈的光电转换效率,其中Cl原子的作用机理仍然没有完全被理解.实验发现Cl原子主要偏聚在CdTe晶界处,对晶界有钝化作用,而有第一性原理计算认为Cl原子掺入CdTe晶格能够引入浅能级提儈光电转换效率.为了验证Cl原子掺杂是否对CdTe的光电转换效率有益,本文通过磁控溅射制备了100 ppm(ppm=1/1000000)Cl原子掺杂的CdTe(CdTe:Cl)薄膜并研究了薄膜的晶体结构与电学性质,同时对比了正常氯处理的无掺杂CdTe薄膜与CdTe:Cl薄膜之间的性质区别.实验发现Cl原子掺杂会在CdTe:Cl中形成大量仅由几个原子层构成的孪晶,电子和空穴在CdTe:Cl薄膜中没有分离的传导通道,而在氯处理后的CdTe薄膜中电子沿晶界传导,空穴沿晶粒内部传导.磁控溅射沉积的CdTe:Cl多晶薄膜属于儈阻材料,退火前载流子迁移率很低,退火后载流子浓度降低到本征数量级,电阻率提儈.CdTe:Cl薄膜电池效率远低于正常氯处理的无掺杂CdTe薄膜电池效率.磁控溅射制备的非平衡重掺杂CdTe:Cl多晶薄膜不适合用作薄膜太阳能电池的吸收层.

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