论文部分内容阅读
本文分别利用射频磁控溅射法和真空蒸发法制备了硒化铅(PbSe)薄膜,研究了主要工艺参数对薄膜晶体结构、表面形貌及光学性质的影响。结果表明：PbSe薄膜多表现出(200)晶面的择优取向,薄膜的结晶质量较好。当衬底温度超过250℃后,薄膜的择优取向变为(220)晶面,主要是由于衬底温度升高,微观应力增大,晶粒趋向于在能显著降低微观应力的面上生长,从而沿具有最小微观应变能的(220)晶面择优生长。PbSe薄膜的表面形貌以球形颗粒为主,但当衬底温度超过250℃后转变为三角型结构,对应于择优取向的变化；溅射气压增大至2.0Pa后呈现出无规片状结构;而真空蒸发PbSe薄膜厚度达到93nm和127nm后则团聚成蠕虫状结构。PbSe薄膜的光学带隙宽度可调,利用磁控溅射法制备的薄膜的带隙宽度主要集中1.3-1.6eV之间,明显小于真空蒸发法所得样品的带隙宽度(2.05-2.30eV)。影响薄膜带隙宽度的主要因素有晶粒尺寸和晶粒边界处的电荷和势垒形成的电场。晶粒尺寸增大,带隙宽度减小；上述电场越大,带隙越宽。总体而言,利用磁控溅射法制备PbSe薄膜的最佳工艺条件为：溅射功率100W、溅射时间60min、衬底温度为200℃((200)晶面择优取向)、溅射气压1.0-2.0Pa、溅射靶间距为6.5cm、不退火。真空蒸发法最佳蒸发时间为20main,最佳退火温度为300℃。磁控溅射法更适于用来制备太阳能电池中的PbSe吸收层。本工作还制备了ITO/CdZnTe/CdS/PbSe/Au结构的太阳能电池,获得了1.06%的太阳能转换效率。实验获得的最大开路电压(Voc)为300mV(2号样),最大短路电流密度(Isc)为21.6mA/cm2(5号样),最大填充因子为25.77%。由此可见,基于PbSe薄膜的太阳能电池效率尚有很大提升空间。