Тонкие плeнки сульфида кадмия для фотовольтаики

Задача: Одной из важнейших задач сегодня является повышение эффективности преобразования солнечной энергии. Существенное место среди солнечных элементов занимают многослойные тонкоплeночные структуры TCO/A$^2$B$^6$ (TCO - прозрачное проводящее покрытие), на основе которых изготавливают солнечные элементы второго поколения. Наиболее широкое применение для создания широкозонного оконного слоя в таких структурах получил прямозонный полупроводник n-типа сульфид кадмия (CdS). Данная работа посвящена исследованию влияния плотности энергии на мишени и температуры подложки на фазовый состав, микроструктуру и оптические свойства тонких плeнок CdS, осаждeнных на стеклянные подложки методом импульсного лазерного осаждения (ИЛО). Методология: Метод импульсного лазерного осаждения (ИЛО) позволяет получать высококачественные тонкоплeночный покрытия при более низких температурах подложки по сравнению с другими физическими методами парового осаждения. Метод также даeт возможность управления свойствами осаждаемых плeнок, таких как фазовый состав и толщина, путeм подбора параметров, таких как температуры подложки (T$_s$) и плотности энергии лазерного импульса на мишени (J). Обсуждение результатов: Методом ИЛО получены тонкие плeнки CdS на стеклянных подложках. По данным РФА установлено, что плeнки CdS представляют собой смесь двух фаз: кубической фазы со структурой сфалерита и гексагональной фазы со структурой вюрцита. Повышение температуры подложки до 500$^o$С приводит к образованию гексагональной фазы CdS, увеличению размеров кристаллитов и появлению видимых границ кристаллических зeрен. Увеличение плотности энергии лазерного импульса на мишени в диапазоне J=1.5-5.5 Дж/см$^2$ также приводит к изменению фазового состава CdS - к увеличению относительного содержания гексагональной фазы. Таким образом, метод ИЛО даeт возможность управления физическими свойствами CdS путeм варьирования температуры подложки (T$_s$) и плотности энергии лазера на мишени (J). Практическое значение: Метод импульсного лазерного осаждения (ИЛО) позволит получать многослойные тонкоплeночные структуры для фотоэлектронных преобразователей. Исследована возможность управления физическими свойствами тонких пленок полупроводника n-типа сульфида кадмия (CdS) путeм подбора параметров импульсного лазерного осаждения (ИЛО) - температуры подложки (T$_s$) и плотности энергии лазера на мишени (J).