[發明專利]一種CdS薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 200910109207.1
• 申請日: 2009-07-30
• 公開（公告）號: CN101989633A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 蔡志炬;曹文玉;周勇
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種CdS薄膜制備方法。

背景技術

CdS是一種化學性能穩定的寬禁帶半導體材料。在許多薄膜太陽能電池中作為n型半導體層和吸收層，如與Cu(InGa)Se，CdTe等p型層組成p-n結，從而構成太陽能電池。在這些器件中，光透過CdS窗口層被p-n結附近的p型半導體吸收。CdS薄膜的性能直接太陽能電池的光電轉化效率以及壽命等性能。

目前，常用的CdS薄膜的制備方法為CBD法(chemical?bath?deposition，化學水浴法)。現有技術中的做法是：首先將反應液置于反應槽中，然后襯底豎直插入反應液中，并固定；用攪拌棒攪拌溶液，在襯底表面沉積一層CdS薄膜，然后超聲處理。

CBD法具有設備簡單、成本低廉、容易生長相對均勻致密的CdS薄膜等優點。因此成為大規模生產CdS薄膜的首選。

但是，現有的CBD法，在制備大面積的CdS薄膜時，很容易出現嚴重的薄膜厚度分布不均勻的現象(即邊緣效應)。

發明內容

本發明所要解決的問題是：現有的CBD法制備大面積CdS薄膜邊緣效應嚴重的問題。從而提供了一種能有效消除邊緣效應的CdS薄膜制備方法。

一種CdS薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

(1)配制反應液；

(2)沉積薄膜：將襯底置于反應液中，使襯底繞豎直方向的軸旋轉，沉積薄膜；

(3)超聲處理：反應完成后，將襯底取出置于去離子水中超聲，后取出并烘干。

本發明所提供的CdS薄膜制備方法消除邊緣效應，薄膜均勻性好，而且該方法還具有沉積速率快的特點，并且制備出的CdS薄膜表面吸附的CdS顆粒極少。

附圖說明

圖1為本發明一較佳實施例所用裝置示意圖。

圖2為圖1其中一個襯底的連接關系示意圖。

圖3為本發明一較佳實施例所制備的CdS薄膜的表面形貌的掃描電鏡圖。

圖4為對比例1所制備的CdS薄膜的表面形貌的掃描電鏡圖。

圖5為襯底上測試點的分布示意圖。

具體實施方式

下面將更詳細的介紹本發明。

一種CdS薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

(1)配制反應液；

(2)沉積薄膜：將襯底置于反應液中，使襯底繞豎直方向的軸旋轉，沉積薄膜；

(3)超聲處理：反應完成后，將襯底取出置于去離子水中超聲，后取出并烘干。

步驟(1)中，配制反應液既可以采用本領域技術人員所公知的方法，例如依次將鎘鹽、銨鹽、硫脲混合，最后用氨水調節pH值。也可以采用其他方法。

本發明優選如下方法：在容器中加入鎘鹽及其同酸根的銨鹽，再加入去離子水形成溶液，并加入氨水形成溶液A；另外配制硫脲溶液并加熱到設定的溫度，在沉積時滴加到溶液A中形成反應液。

其中，鎘鹽及其同酸根的銨鹽可以為硫酸鎘+硫酸銨、氯化鎘+氯化銨、硝酸鎘+硝酸銨、醋酸鎘+醋酸銨，優選為氯化鎘+氯化銨。

溶液A中Cd²⁺的濃度為0.001-0.01mol/L，優選為0.0025-0.005mol/L；NH₄⁺的濃度為0.01-0.1mol/L，優選為0.04-0.06mol/L；氨水濃度為0.5-0.1mol/L，優選為0.2-0.35mol/L。

其中，反應液中的S元素與Cd元素摩爾比為1∶1-6∶1，優選為3∶1-5∶1。

本發明溶液A和硫脲溶液的溫度均為60-95℃，優選為75-85℃。

本發明中硫脲溶液在沉積時，滴加到溶液A中形成反應液。既可以抑制CdS沉淀顆粒的出現，從而改善CdS薄膜性能；還可以大大提升沉積速率。

步驟(2)中，襯底在使用之前先預處理。預處理為本領域技術人員所公知的，目的為清除襯底表面雜質，保持襯底表面潔凈。本發明優選將襯底先用丙酮后用去離子水超聲清洗，最后烘干。

將經過預處理的襯底置于反應液中，使襯底繞豎直方向的軸旋轉，沉積薄膜；

襯底在旋轉時同時也起到了攪拌反應液的目的。

本發明優選襯底的個數為六塊，六塊襯底分別位于正六棱柱的六個側面上；以正六棱柱中心軸為旋轉軸。

更優選襯底之間留有縫隙，縫隙的大小為襯底底邊長的5％-15％。

縫隙一方面有利于襯底所圍成的區域(即正六棱柱內部區域)的反應液與外部的反應液充分的混合，保持整個體系中反應液濃度均勻。另一方面，可以進一步改善邊緣位置的水流情況，使水流近似平行地流過襯底。