一種金剛石薄膜上沉積CdTe薄膜的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于CdTe薄膜材料制造技術領域，具體涉及一種金剛石薄膜上沉積CMTe薄膜的方法。
【背景技術】
[0002]CdTe是一種具有應用前景的化合物半導體材料，良好的直接帶隙(1.45eV)與太陽光譜匹配較好，最適合于光電能量轉換。CdTe容易沉積成大面積薄膜，沉積速率非常高，目前η型CdTe薄膜的沉積技術已經非常成熟。由于CdTe薄膜太陽能電池的制造成本較低，是一種應用前景較好的新型太陽能電池，因此CdTe薄膜太陽能電池的發展受到國內外的廣泛關注，已成為美、德、日等國研發的主要對象。
[0003]近年來，太陽能電池的研究方向是高轉換效率、低成本和高穩定性。因此，以CdTe薄膜太陽能電池為代表的薄膜太陽電池倍受關注。美國國家可再生能源實驗室公布了Solar Cells公司的面積為6879cm2的CdTe薄膜太陽能電池的測試結果，其轉換效率達到
7.7%。Bp Solar的CdTe薄膜太陽能電池面積為4540cm2，轉換效率為8.4%。然而，由于不耐高溫且抗輻照性能差，不適用于空間應用。因此，尋求耐高溫、抗腐蝕、抗輻射性能好的材料應用于太陽能電池對太陽能電池的發展具有非常重要的意義。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是，提供一種金剛石薄膜上沉積CdTe薄膜的方法，本發明將耐高溫、抗腐蝕、抗輻射性能好的金剛石引入到太陽能電池的開發制造中，使用金剛石作為CdTe薄膜太陽能電池的窗口層材料。解決現有技術中太陽能電池材料不耐高溫、抗輻照性能差的技術問題。
[0005]本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案如下:
[0006]—種金剛石薄膜上沉積CdTe薄膜的方法，所述材料結構為金剛石薄膜/CdTe薄膜構成，該方法具體包括以下工藝步驟:
[0007]a.金剛石表面預處理:采用金剛石薄膜作為CdTe薄膜沉積襯底，先使用丙酮超聲清洗15?20min，然后去離子水超聲清洗5?lOmin，最后用氮氣吹干，備用。
[0008]b.CdTe薄膜沉積:將前述預處理后的金剛石薄膜放入電解反應器中，采用電解淀積工藝，將含有Cd2+及HTeO2+的電解液進行化學還原反應，從而得到Cd和Te并淀積在金剛石薄膜上形成CdTe薄膜，CdTe薄膜厚度3?5 μπι。
[0009]c.CdTe薄膜退火處理:對淀積在金剛石薄膜上的CdTe薄膜進行CdCl2退火處理，使用濺射工藝，濺射靶材為99.99 %高純CdCl2,反應室氣壓300?400Pa，濺射功率為300?500W，濺射時間為15?30min。濺射完成后繼續通氬氣(Ar)作保護氣，保持襯底溫度為300 ?350°C 退火 20 ?40min。
[0010]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
[0011]1、本發明將金剛石薄膜作為CdTe薄膜沉積的襯底材料，使用電解沉積法，工藝簡單、沉積速率快、成膜質量高。
[0012]2、本發明通過電解沉淀工藝使得CdTe均勻緊密的沉淀在金剛石薄膜表面，獲得高質量的CdTe薄膜。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明具體實施例中制備的CdTe薄膜的SEM圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0015]實施例1
[0016]本發明的技術方案如下:一種金剛石上CdTe薄膜的沉積方法，具有以下工藝步驟:
[0017]a.采用金剛石薄膜作為CdTe薄膜沉積襯底，采用丙酮超聲清洗15min，然后去離子水超聲清洗lOmin，最后用氮氣吹干。
[0018]b.將步驟a預處理好的金剛石薄膜放入反應器，采用電解淀積工藝，將含有Cd2+及HTeO2+的電解液進行化學還原反應，從而得到Cd和Te并沉積在金剛石薄膜上形成CdTe薄膜，沉積的CdTe薄膜厚度為3 μ m0
[0019]c.將步驟b沉積在金剛石薄膜上的CdTe薄膜放入磁控濺射儀的樣品臺上進行CdCl2退火處理，濺射靶材為99.99%高純CdCl 2，反應室氣壓400Pa，濺射功率為500W，濺射時間為15min。濺射完成后繼續通Ar氣作保護氣，保持襯底溫度為300°C退火40min。獲得高質量的CdTe薄膜。
[0020]實施例2
[0021]本發明的技術方案如下:一種基于金剛石薄膜上CdTe薄膜的沉積方法，具有以下工藝步驟:
[0022]a.采用金剛石薄膜作為CdTe薄膜沉積襯底，采用丙酮超聲清洗20min，然后去離子水超聲清洗5min，最后用氮氣吹干。
[0023]b.將步驟a預處理好的金剛石薄膜放入反應器，采用電解淀積工藝，將含有Cd2+及HTeO2+的電解液進行化學還原反應，從而得到Cd和Te并沉積在金剛石薄膜上形成CdTe薄膜，沉積的CdTe薄膜厚度為4 μ m。
[0024]c.將步驟b沉積在金剛石薄膜上的CdTe薄膜放入磁控濺射儀的樣品臺上進行CdCl2退火處理，濺射靶材為99.99%高純CdCl 2，反應室氣壓350Pa，濺射功率為400W，濺射時間為25min。濺射完成后繼續通Ar氣作保護氣，保持襯底溫度為350°C退火30min。獲得高質量的CdTe薄膜。
[0025]實施例3
[0026]本發明的技術方案如下:一種基于金剛石薄膜上CdTe薄膜的沉積方法，具有以下工藝步驟:
[0027]a.采用金剛石薄膜作為CdTe薄膜沉積襯底，采用丙酮超聲清洗15min，然后去離子水超聲清洗5min，最后用氮氣吹干。
[0028]b.將步驟a預處理好的金剛石薄膜放入反應器，采用電解淀積工藝，將含有Cd2+及HTeO2+的電解液進行化學還原反應，從而得到Cd和Te并沉積在金剛石薄膜上形成CdTe薄膜，沉積的CdTe薄膜厚度為5 μ m0
[0029]c.將步驟b沉積在金剛石薄膜上的CdTe薄膜放入磁控濺射儀的樣品臺上進行CdCl2退火處理，濺射靶材為99.99%高純CdCl 2，反應室氣壓300Pa，濺射功率為300W，濺射時間為30min。濺射完成后繼續通Ar氣作保護氣，保持襯底溫度為350°C退火20min。獲得高質量的CdTe薄膜。
[0030]上述僅為本發明的部分優選實施例，本發明并不僅限于實施例的內容。對于本領域中的技術人員來說，在本發明技術方案的構思范圍內可以有各種變化和更改，所作的任何變化和更改，均在本發明保護范圍之內。
【主權項】
1.一種金剛石薄膜上沉積CdTe薄膜的方法，其特征在于，該方法為:將金剛石薄膜放入電解反應器，采用電解淀積工藝，將含有Cd2+及HTeO 2+的電解液進行化學還原反應，得到Cd和Te并淀積在所述金剛石薄膜上形成CdTe薄膜。2.如權利要求1所述的金剛石薄膜上沉積CdTe薄膜的方法，其特征在于，所述金剛石薄膜放入電解反應器之前進行預處理:采用丙酮超聲清洗15?20min，然后去離子水超聲清洗5?1min去除表面雜質，最后將金剛石薄膜烘干后放入干燥器中備用。3.如權利要求1所述的金剛石薄膜上沉積CdTe薄膜的方法，其特征在于:所述CdTe薄膜的厚度為3?5 μ m。4.如權利要求1-3任一項所述的金剛石薄膜上沉積CdTe薄膜的方法，其特征在于，所述方法還包括:對所述金剛石薄膜上形成的CdTe薄膜進行CdCl2退火處理。5.如權利要求4所述的金剛石薄膜上沉積CdTe薄膜的方法，其特征在于，對所述CdTe薄膜進行CdCl2退火處理的方法為:使用濺射工藝，濺射靶材為99.99%高純CdCl 2，反應室氣壓300?400Pa，濺射功率為300?500W，濺射時間為15?30min ;濺射完成后繼續通氬氣作保護氣，保持襯底溫度為300?350°C退火20?40min。
【專利摘要】本發明公開了一種金剛石薄膜上沉積CdTe薄膜的方法。該方法為：采用丙酮超聲清洗15～20min，然后去離子水超聲清洗5～10min去除表面雜質，最后將金剛石薄膜烘干后放入干燥器中備用；將金剛石薄膜放入反應器，采用電解淀積工藝，將含有Cd2+及HTeO2+的電解液進行化學還原反應，得到Cd和Te并淀積在所述金剛石薄膜上形成CdTe薄膜，所述CdTe薄膜的厚度為3～5μm。然后，對所述金剛石薄膜上形成的CdTe薄膜進行CdCl2退火處理。本發明將金剛石薄膜作為CdTe薄膜沉積的襯底材料，使用電解沉積法，工藝簡單、沉積速率快、成膜質量高。
【IPC分類】C25D5/50, C25D9/04
【公開號】CN105220197
【申請號】CN201510770061
【發明人】蘇青峰, 劉長柱, 張根發
【申請人】上海聯孚新能源科技集團有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年11月12日