Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
118
Глава 2
2.3.6.2 Области применения
2-3-Ь.2а. Электроосаждение металлов. Для получения контактов к солнечным элементам можно проводить электроосаждение различных металлов, в том числе Си, Ag, Аи, Rh и Pd. Серебро, как материал с исключительно высокой электропроводностью, в наибольшей степени подходит для изготовления контактов. Однако, учитывая способность серебра окисляться в атмосферных условиях, его защищают слоями Аи или Rh.
Пленки электроосажденного индия часто используются в качестве источника акцепторной примеси при изготовлении транзисторов на основе Ge и GaAs [141 —143].
2.3.6.2b. Электроосаждение сплавов [144]. Ионы благородных металлов осаждаются более эффективно по сравнению с ионами неблагородных металлов. Вследствие этого в процессе совместного осаждения металлов при получении сплавов необходимо, чтобы у поверхности раздела катода и электролита концентрация металла с меньшей химической активностью была значи тельно ниже. С этой целью используют электролитическую ванну, в которой относительная концентрация благородного металла меньше, чем его ожидаемая концентрация в осажденной пленке. При совместном осаждении двух металлов электродные потенциалы для ионов обоих видов должны иметь близкие значения (260 мВ).
В табл. 2.10 приведены типичные составы ванн и параметры процесса электролитического осаждения при получении различных металлов и сплавов, обычно применяемых в производстве солнечных элементов [144—146].
2.3.6.2с. Электроосаждение полупроводников. Пленки селе-нида и теллурида кадмия получают совместным осаждением на проводящие подложки кадмия и селена или кадмия и теллура. Для осаждения пленок CdSe на титановые подложки Хоуде и др. [147] применяли кислый раствор CdS04 и Se02 Да-наэр и Лион [148] осаждали пленки CdTe при постоянном напряжении на электролитической ячейке, состоящей из двух секций, с использованием в качестве анолита 2М Н280,, а в качестве католита — раствор, содержащий 0,01М Н2Те03,
1,5 М H2S04 и 0,22 М CdS04; при осаждении применялись платиновый анод, титановый катод, а соединение секций осуществлялось с помощью переходной ячейки, наполненной солевым раствором агара в хлористом калии.
Баранским и Фосэтом [149] предложен новый способ получения на различных проводящих подложках тонких полупроводниковых пленок халькогенидов, таких, как CdS, HgS, PbS, T12S, Bi?S3, Cu2S, NiS, CoS и CdSe. Авторы использовали электролит, в состав которого входили соль соответствующего металла и сера или селен в элементарной форме, растворенные
Методы осаждения тонких пленок
119*
?§ а 2 $ ?сх ? 2
¦0
? -1 М11Н,0-5 MLLH, CD го о О
д-Юмин .. 1. 1 1 1
Плотность тока., мА-см-2 5
Рис. 2.21. Особенности процесса роста (а) и зависимость состава пленок: Cu*S, получаемых методом электроосаждения, от температуры и плотности тока при различной продолжительности процесса (б) [151].
в безводном растворителе, например в диметилформамиде, ди-метилсульфоксиде или этиленгликоле. Выделяющийся на катоде металл сразу же взаимодействует с растворенными серой или селеном, в результате чего образуется необходимый халькоге-нид.
Для создания солнечных элементов со структурой Cu2S — CdS Накаяма и др. [150] проводили электроосаждение Cu2S на керамическую пластину, покрытую слоем CdS. Процесс электроосаждения, сопровождающийся химической реакцией в поверхностном слое тонкой пленки CdS, был усовершенствован Саксена и др. [151], использовавшими простую электролитическую ячейку с медным анодом и катодом из CdS, а в качестве электролита применявшими CuS04. Авторы исследовали зависимость состава пленок сульфида меди от значения pH, концентрации электролита, температуры ванны и плотности катодного тока. Рис. 2.21 иллюстрирует ход процесса осаждения, а также зависимость состава пленок от температуры и плотности тока при использовании ванны типичного состава. При температуре
55... 65 °С и плотности тока 2,5.. .5 мА/см2 осаждаются пленки, состав которых в наибольшей степени приближается к стехиометрическому. Для объяснения особенностей процесса осаждения было выдвинуто представление о наличии двух конкурирующих реакций: химической ионообменной и электрохимиче-
120
Глава 2
Таблица 2.10. Типичный состав ванн и параметры процессов электро
Металл или сплав Состав ванны Температура, °С
Компоненты Количество вещества. г/л
Си NaCN или KCN ) Na2C03 J Элект] 15 23 15 эолитическое 41 ... 60
CuS04 • 5Н20 1 Кислотная Си в свободном виде К ия Серная кислота j 188 48 75 32 ... 43
Cu2+ (Р-А)4- (N03)- Аммиак Ортофосфат Пирофос- фатная ванна 22 ... 38 150 ... 250 5 ... 10 1 ... 3 <70 ... 970 50 ... 60
Ag AgCN Ag в свободном виде Общее количество KCN KCN в свободном виде к2со3 30 ... 55 24 ... 44 50 ... 78 35 ... 50 15 ... 90 20 ... 28 |
Au KAu(CN), Au в свободном виде KCN к2со, КоНР04 КОН Щелочная ванна 6 ... 23 5 4 ... 6 15 ... 90 0 ... 30 0 ... 45 0 ... 30 25 ... 70 !
KAu(CN)2 А и в свободном виде кно2ро4 Xелаты Дополнительный полировочный агент Кислотная ванна 3 . . . 23,5 2 ... 16 0 ... 100 10 . . . 200 0 ... 10 40 ... 70
