研究目的
通过气相传输沉积(VTD)工艺展示碲化镉(CdTe)薄膜在云母衬底上的外延生长，并开发一种水辅助转移工艺将外延CdTe薄膜从云母转移到另一衬底以制备太阳能电池，旨在利用轻质柔性衬底提高太阳能电池的比功率。
研究成果
采用垂直热扩散（VTD）工艺成功在云母衬底上生长出高质量外延CdTe薄膜，并将其无损转移至柔性SU-8衬底。通过该方法制备的全外延CdS/CdTe太阳能电池实现了9.59%的功率转换效率，与多晶CdS/外延CdTe太阳能电池相比具有更低的界面缺陷、更长的光致发光寿命以及更高的二极管品质。这证明了外延薄膜在柔性电子器件中的应用潜力。
研究不足
柔性SU-8光刻胶基底无法承受超过200°C的退火后温度，这限制了ITO电极前接触的改进，从而影响了太阳能电池的填充因子和效率。此外，外延膜与云母基底之间的界面虽然较弱，但仍可能存在化学相互作用成分，可能影响转移过程。
1：实验设计与方法选择：
采用垂直热沉积（VTD）工艺，以CdTe多晶粉末为前驱体，在云母衬底上生长CdTe薄膜。通过调节源温度（Tsource）、衬底温度（Tsub）和腔室压力（P）优化生长条件。
2：样品选择与数据来源：
使用新鲜解理的云母衬底进行CdTe薄膜的外延生长。
3：实验设备与材料清单：
用于VTD的单温区石英管炉、CdTe多晶粉末（Sigma-Aldrich，纯度99.98%）以及用于柔性支撑衬底的SU-8光刻胶（Microchem，SU-8 3050）。
4：98%）以及用于柔性支撑衬底的SU-8光刻胶（Microchem，SU-8 3050）。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：将CdTe粉末置于VTD系统内的坩埚中，云母衬底放在加热器右端。加热前用氩气吹扫系统。生长完成后，在CdTe表面旋涂SU-8光刻胶层，经紫外光固化后，将SU-8/CdTe叠层浸入去离子水中，使其与云母衬底分离。
5：数据分析方法：
采用XRD、SEM、AFM、EBSD、J-V曲线、EQE、C-V剖面分析和DLCP对薄膜及器件进行表征。
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Keithley 2400 Source Meter
2400
Keithley
Used for acquiring the current density-voltage (J-V) curves of the devices.
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Keithley 4200 semiconductor characterization system
4200
Keithley
Used for capacitance-voltage (C-V) profiling and deep-level capacitance profiling (DLCP).
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Bruker D8 Discover X-ray diffractometer
D8 Discover
Bruker
Used for XRD measurements to characterize the epitaxial CdTe films.
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Zeiss Supra 55 SEM
Supra 55
Zeiss
Used for SEM imaging of the CdTe films.
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Carl Zeiss Ultra 1540EsB SEM-FIB system
Ultra 1540EsB
Carl Zeiss
Used for EBSD measurements of the CdTe films.
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CdTe polycrystalline powder
Sigma-Aldrich
Used as the precursor for the vapor transport deposition of CdTe thin films.
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SU-8 photoresist
SU-8 3050
Microchem
Used as a flexible support substrate for the transfer of CdTe films.
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PSI XE100 AFM
XE100
PSI
Used for AFM characterization of the CdTe films.
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Oriel Model 9119 xenon light source
9119
Oriel
Used for simulated AM 1.5G illumination for J-V measurements.
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Newport Oriel Cornerstone 130 1/8 Monochromator
74004
Newport
Used for splitting light into specific wavelengths for EQE measurements.
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Standard silicon detector
70356_70316NS_302
Used for calibration during EQE measurements.
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Picoquant 405 nm pulsed laser
Picoquant
Used for photoluminescence (PL) measurements.
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Princeton Instruments SP-2358 spectrograph
SP-2358
Princeton Instruments
Used for PL measurements.
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Thorlabs 4 megapixel monochrome scientific CCD camera
Thorlabs
Used for PL measurements.
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