研究目的
研究射频与直流磁控溅射法制备Sb2Te3薄膜的合成与表征随沉积压力的变化规律,及其在提升CdTe基太阳能电池效率方面的应用。
研究成果
研究表明,采用射频和直流溅射法生长的Sb2Te3薄膜能显著提升碲化镉基太阳能电池的效率。研究发现射频溅射薄膜的最佳沉积压强为10毫托,此时电池效率达到8.01%。这些薄膜展现出低电阻率、载流子收集与传输性能改善等理想特性。
研究不足
本研究仅限于Sb2Te3薄膜的合成与表征及其在碲化镉基太阳能电池中的应用。未探究其他沉积参数的影响及太阳能电池的长期稳定性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用射频(RF)和直流(DC)溅射技术在5-15毫托的沉积压力下合成Sb2Te3薄膜,并对薄膜的结构、形貌和电学特性进行表征。
2:样品选择与数据来源:
以钠钙玻璃(SLG)为衬底进行薄膜沉积,通过X射线衍射仪、能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)及电阻率测量分析薄膜成分与性能。
3:实验设备与材料清单:
使用直径75.3毫米的Sb2Te3靶材进行溅射,主要设备包括布鲁克D8型X射线系统、日本电子JSM-6701显微镜及四探针电阻率测量装置。
4:3毫米的Sb2Te3靶材进行溅射,主要设备包括布鲁克D8型X射线系统、日本电子JSM-6701显微镜及四探针电阻率测量装置。 实验流程与操作规范:
4. 实验流程与操作规范:沉积前对衬底进行清洗预处理,溅射过程保持恒定功率60瓦及衬底温度200°C,通过台阶仪测量薄膜厚度与粗糙度。
5:数据分析方法:
通过XRD测定晶体结构、EDS分析成分、SEM观察形貌、电阻率测量评估电学性能,太阳能电池性能通过电流-电压(I-V)曲线和外量子效率(EQE)测试评价。
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JEOL JSM-6701 model microscope
JSM-6701
JEOL
Used for Energy Dispersive Spectrometry (EDS) studies to determine the composition of the films.
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Sb2Te3 target
75.3 mm in diameter
Used for the sputtering process to deposit Sb2Te3 thin films.
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D8 Bruker X-ray system
Bruker
Used for X-ray diffraction analysis to determine the crystalline structure of the films.
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Four-probe resistivity measurement setup
Used to measure the resistivity of the Sb2Te3 films.
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Step profiler
Sloan Dektak II
Sloan
Used to measure the thickness and roughness of the Sb2Te3 films.
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Oriel-Newport-Sol3A Class AAA Solar simulator
Sol3A
Oriel-Newport
Used to measure the current vs. voltage (I vs. V) characteristics of the solar cells.
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QEPVSI-b Oriel Instrument
QEPVSI-b
Oriel
Used to acquire external quantum efficiency (EQE) measurements of the solar cells.
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