Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
— 20 мкм). В том случае, когда перед осаждением пленки и на начальных стадиях ее роста подложка имеет низкую температуру, зерна становятся еще мельче (~5 мкм). При нанесении CdTe методом трафаретной печати образуются пленки, содержащие кубическую фазу CdTe [74] и состоящие из зерен размером около 10 мкм. Свободная поверхность пленки пронизана порами, в то время как область вблизи границы раздела пленки с подложкой оказывается более плотной. Слои CdTe, осаждаемые электролитическим методом [75], прочно соединены с поверхностью подложки, и для получения высококачественной кристаллической стр’уктуры не требуется термообработки.
3.2.3.2. Электрические свойства
Удельное сопротивление пленок CdTe, осаждаемых ионным распылением [66] на подложки с низкой температурой в условиях, когда напряжение к мишени из Cd не приложено, состав-
152
Глава 3
ляет около 108 Ом-см. Если на кадмиевую мишень подается высокое напряжение смещения, то удельное сопротивление пленок снижается до 1 Ом* см. При высоких температурах осаждения удельное сопротивление обычно превышает 106 Ом-см. Пленки, получаемые из материала мишени, легированного индием, также оказываются высокоомными даже при интенсивной диффузии In в пленке, что свидетельствует о низкой электрической активности этой легирующей примеси. В легированных индием эпитаксиальных пленках я-CdTe, осаждаемых методом «горячих стенок» [67] на подложки, нагретые до 480 ... 500 °С, со скоростью 1 ... 3,7 мкм/ч, подвижность носителей заключена в диапазоне 54 ... 69 см2/(В-с), а их концентрация составляет около 1 • 10i7 см~3. Пленки CdTe, получаемые на подложках, подвергавшихся термическому травлению, имеют значительно более высокую подвижность носителей, достигающую 240 см2/(В-с). Концентрация носителей в этих пленках равна (6.. .7) • 1016см-3. В пленках, нанесенных на подложки после термического травления, выявлено наличие температурной зависимости подвижности носителей, что является следствием их рассеяния на границах зерен. Темновое удельное сопротивление пленок CdTe, осаждаемых газотранспортным методом на инородные подложки [68], превышает 105 Ом-см. При использовании в качестве источника легирующей примеси HI или Cdl2 могут быть получены пленки CdTe /г-типа с концентрацией носителей около 3-1013 см-3. Однако вследствие травления поверхности пленки теллурида кадмия концентрацию носителей нельзя увеличить путем повышения уровня легирования. Подвижность носителей в этих пленках составляет 20 . .. 30 см2/(В-с), а эффективная диффузионная длина дырок внутри зерен, согласно измерениям, равна 0,8... 1,5 мкм. Следует отметить, что при проведении процесса осаждения в атмосфере гелия благодаря более слабому травлению CdTe получены пленки с концентрацией носителей порядка 1016 см~3 и подвижностью в пределах 10... 15 см2/(В-с). При использовании в качестве легирующих примесей Sb или Р образуются пленки CdTe р-типа, обладающие высоким удельным сопротивлением. Низкоомные (10 Ом-см) пленки я-CdTe получают при одновременном легировании CdTe йодом и галлием [69]. Эпитаксиальные пленки р-CdTe выращивают методом газотранспортного осаждения в квазизамкнутом объеме на легированных индием монокристаллах CdTe, используя в качестве источника материала пленки теллурид кадмия, легированный мышьяком [72]. Согласно результатам измерений термо-э.д.с., в пленках р-CdTe, полученных на подложках из сапфира методом газотранспортного осаждения в квазизамкнутом объеме, концентрация дырок равна 5* 1015 см-3, а их подвижность, ограниченная рассеянием на границах зерен, изменяется от 10_3 см2/(В-с) (при 270 К) до 1 см2/(В*с) (при 370 К). Эпи-
Физические свойства тонких пленок
153
таксиальные пленки CdTe, выращенные на монокристаллических подложках из CdS, имеют в 103 раз более низкое удельное сопротивление. Для слоев CdTe (толщиной 10 мкм), создаваемых печатным методом, характерно удельное сопротивление 0,1... 1 Ом • см, близкое к удельному сопротивлению массивных образцов CdTe, которые служат исходным материалов для получаемой пленки [73].
3.2.2.3 Оптические свойства
Л, мкм
Рис. Я.11. Спектральные зависимости показателей преломления п (У) и поглощения k (2) пленок CdTe, полученных методом вакуумного испарения при двух различных температурах подло* жки [64].
Оптические постоянные п и k тонких поликристаллических пленок CdTe в диапазоне длин волн от 0,3 мкм до 3,0 мкм определены Тутупалли и Томлином [64] с использованием измеренных
значений коэффициентов отражения и пропускания пленок при нормальном падении излучения. Анализ данных по поглощению излучения в пленках CdTe показывает, что ширине запрещенной зоны, равной 1,50 эВ, соответствуют прямые оптические переходы, а энергия спин-орбитального расщепления в валентной зоне составляет 0,88 эВ. Возможны также непрямые переходы, которым отвечает ширина запрещенной зоны 1,82 эВ. Спектральные зависимости п и k пленок CdTe приведены на рис. 3.11.
3.2.4 Фосфид индия (InP)
Тонкие слои InP получают химическим осаждением из паров металлорганических соединений [76], химическим осаждением из паровой фазы [77—79], испарением [80] и планарным реактивным осаждением [81].
