文档介绍：杭州电子科技大学
硕士学位论文
CuO薄膜的制备及其光伏特性研究
姓名:张春萍
申请学位级别:硕士
专业:物理电子学
指导教师:季振国
20091201
杭州电子科技大学硕士学位论文
摘要
在石油、煤炭等传统能源消耗量日益增长的今天,具有可再生和清洁无污染等优点的太
阳能电池越来越受到人们的重视。目前,太阳能电池的研究热点主要集中在两个方面:一方
面,提高转换效率,实现规模化生产,降低电池成本;另一方面,努力探索新的薄膜电池材
料和制备工艺,希望在新型太阳电池的研发上寻求突破。
CuO 是一种廉价、安全、原料丰富、无污染且性能稳定的半导体材料。CuO 的禁带宽度
为 -,与太阳光谱的极大值相匹配,理论上具有较高的光电转换效率,因此在太阳能
电池的应用中逐渐受到人们的重视。但在 CuO 的制备中常伴有 Cu2O 的生成,影响薄膜的光
电转换效率,因此如何在制备过程中抑制 Cu2O 的生成是很重要的。同时据报道,由于制备
方法和沉积参数的不同,即使在不掺杂的情况下,CuO 薄膜既能表现出 n 型导电性能,又能
表现出 p 型导电性能。所以如何制备出不同导电类型的 CuO 薄膜成了一个重要的研究课题。
为了探索 CuO 薄膜在太阳能电池中的应用,采用磁控溅射和热蒸发两种方法制备了 CuO
薄膜,并研究了各种参数对 CuO 薄膜的综合性能的影响,目的是寻找制备不同导电类型的
CuO 薄膜的有效途径,并且利用 p 型 CuO 薄膜制备 Cu/p-CuO/n-Si 太阳能电池。首先采用磁
控溅射法制备了 CuO 薄膜,实验结果表明所有的样品均表现为 n 型导电特性,其中在 O2/Ar
流量比为 m/m,衬底不加热,溅射时间为 25min 时,制备出性能较好的 n 型 CuO
薄膜,其电阻率为 •cm,载流子浓度为 ×1016cm-3。同磁控溅射法相比,热蒸发法在不
掺杂的情况下,不仅制备出了具有 n 型导电特性的 CuO 薄膜,而且制备出了具有 p 型导电特
性的 CuO 薄膜。最后在前面研究的基础上,采用热蒸发法制备了 Cu/p-CuO/n-Si 太阳能电池,
证明电池中的光电特性主要是由 p 型 CuO 层引起的,并研究了薄膜厚度对太阳能电池性能的
影响,在 CuO 薄膜为 250nm时,制备出性能最佳的太阳能电池,其短路电流密度为 ,
开路电压为 ,填充因子为 58%。

关键词:CuO 薄膜,太阳能电池,直流磁控溅射,热蒸发,薄膜厚度

I
杭州电子科技大学硕士学位论文
ABSTRACT
As the ever growing consumption of oil, coal and other traditional energy resources, renewable
and clean solar energy is attracting more and more attentions internationally. At present, the hot
topics on solar cells research and development focus on two aspects: on the one hand, the
improvement of converting efficiency and implementation of large-scale manufacturing as well as
reduction on cost; on the other hand, striving for the development of new materials and preparation
technologies on thin film cell in order to achieve breakthrough on the research of new type solar
cells.
CuO is a low cost, safe and stable semiconductor material which is abundant in raw materials
and causes no pollution to environment. CuO thin film has an energy band gap of about -,
which matches the maximum value of solar spectra and