近空间升升-沉积超薄CDSeTe/CdTe太阳能电池，增强短路电流密度和光致发光

摘要

本工作描述了薄吸收镉硒电精/镉分电光伏器件的制造过程，以提高效率。该工艺利用自动在线真空系统进行可扩展的近距离升华沉积，包括制造小面积研究设备以及大型模块。

摘要

在全球能源需求不断增长和气候变化的情况下，发展光伏设备结构，使太阳能成为经济高效可靠的可再生能源。薄膜 CdTe 技术已证明具有成本竞争力和提高效率，部分原因是制造时间快、材料使用最少以及将 CdSeTe 合金引入 ±3 μm 吸收器层。本作品介绍了使用自动在线真空沉积系统进行薄、1.5 μm CdSeTe/CdTe 双层器件的近距离空间升华制造。薄双层结构和制造技术最大限度地减少了沉积时间，提高了器件效率，方便了未来基于薄吸收器的设备架构开发。三个制造参数似乎是对优化薄 CdSeTe/CdTe 吸收器器件影响最大的:基板预热温度、CdSeTe:CdTe 厚度比和 CdCl₂钝化。为了适当升华 CdSeTe，沉积前的基板温度必须为 ±540°C（高于 CdTe 温度），由预热源中的驻留在时间控制。CdSeTe:CdTe 厚度比的变化表明设备性能对该比率的强烈依赖。最佳吸收器厚度为0.5 μm CdSeTe/1.0 μm CdTe，非优化的厚度比通过后阻效应降低效率。薄吸收剂对 CdCl₂钝化变化敏感;在温度和时间方面，CdCl₂处理（与较厚的吸收器相比）的腐蚀性要小得多，因此器件性能最佳。与单吸收器 CdTe 相比，CdSeTe/CdTe 具有优化的制造条件，可提高器件短路电流密度和光致发光强度。此外，在线近空间升华真空沉积系统为未来超薄吸收器架构提供材料和时间缩短、可扩展性和可达到性。

引言

全球能源需求正在迅速加速，2018年表现最快（2.3%）过去十年的增长率¹.随着人们对气候变化的影响和化石燃料燃烧的认识日益提高，对成本竞争力、清洁和可再生能源的需求也变得十分明显。在许多可再生能源中，太阳能具有独特的潜力，因为到达地球的太阳能量远远超过全球能源消耗^2。

光伏 （PV） 器件直接将太阳能转换为电力，在可扩展性（例如，个人使用微型模块和电网集成的太阳能电池阵列）和材料技术方面用途广泛。多结和单结、单晶砷化（GaAs）太阳能电池等技术的效率分别达到39.2%和35.5%，分别为^3.然而，这些高效太阳能电池的制造既昂贵又耗时。聚晶镉（CdTe）作为薄膜电动汽车的材料，有利于其低成本、高通量制造、各种沉积技术和有利的吸收系数。这些属性使 CdTe 有利于大规模制造，而效率的提高使得 CdTe 的成本与光伏市场占主导地位的硅和化石燃料⁴具有竞争力。

促使 CdTe 器件效率提高的最近一项进步是将镉硒分泌 （CdSeTe） 合金材料纳入吸收器层。将较低的 ±1.4 eV 波段间隙 CdSeTe 材料集成到 1.5 eV CdTe 吸收器中可减小双层吸收器的前带间隙。这将增加带隙上方的光子分数，从而改进电流收集。各种制造技术（即近空间升华、蒸汽输送沉积和电镀^{）5、6、7，}成功地将CdSeTe放入3μm或更厚的吸收器中，以增加电流密度。室温光致发光发射光谱（PL）、时间解析光致发光（TRPL）和来自双层吸收器器件^5、8的电致发光信号表明，除了增加电流收集外，CdSeTe似乎具有更好的辐射效率和少数载波寿命，CdSeTe/CdTe器件的电压比仅CdTe时具有较大电压。这主要归因于散装缺陷的硒钝化^9。

关于将CdSeTe纳入更薄（±1.5 μm）CdTe吸收剂的研究很少。因此，我们研究了由近空间升升 （CSS） 制造的薄 0.5 μm CdSeTe/1.0 μm CDTe 双层吸收器器件的特性，以确定在薄双层吸收器中所看到的好处是否也可实现。这种 CdSeTe/CdTe 吸收器的厚度是较厚的的介质的两倍多，可显著缩短沉积时间和材料，降低制造成本。最后，它们为未来需要小于 2 μm 的吸收器厚度的设备架构开发具有潜力。

CSS吸收器在单个自动在线真空系统中沉积，与其他制造方法^10，11具有许多优点。通过 CSS 制造加快沉积速率可提高设备吞吐量，并促进更大的实验数据集。此外，此工作中的 CSS 系统的单真空环境限制了吸收器接口的潜在挑战。薄膜光伏器件具有许多接口，每个接口都可以作为电子和孔的重组中心，从而降低整体器件效率。使用单一真空系统进行CdSeTe、CdTe和氯化镉（CdCl_2）沉积（良好的吸收器质量12、13、14、15、16）可以产生更好的界面，减少界面缺陷。

科罗拉多州立大学¹⁰开发的内联自动真空系统在可扩展性和可重复性方面也具有优势。例如，沉积参数是用户设置的，沉积过程是自动化的，因此用户无需在吸收器制造过程中进行调整。尽管该系统中制造了小面积研究设备，但系统设计可以放大，以扩大面积沉积，从而在研究规模实验和模块规模实现之间建立联系。

该协议介绍了用于制造 0.5-μm CdSeTe/1.0-μm CdTe 薄膜光伏器件的制造方法。为了进行比较，一组1.5μm CdTe器件被制造出来。单层和双层吸收器结构在所有工艺步骤中具有名义上相同的沉积条件，不包括 CdSeTe 沉积。要描述薄 CdSeTe/CdTe 吸收器是否保留其较厚的吸收器所显示的相同优势，在薄型单层和双层吸收器设备上执行电流密度电压 （J-V）、量子效率 （QE） 和 PL 测量。J-V 和 QE 测量的短路电流密度 （J_SC）增加，此外 CdSeTe/CdTe与的 PL 信号增加。CdTe 设备表明，CSS 制造的薄 CdSeTe/CdTe 器件在当前收集、材料质量和设备效率方面有了显著改善。

尽管这项工作侧重于将 CdSeTe 合金集成到 CdTe PV 设备结构中所带来的优势，但随后将全面介绍 CdTe 和 CdSeTe/CdTe 器件的完整制造过程。图1A、B分别显示了CdTe和CdSeTe/CdTe器件的已完成设备结构，包括透明导电氧化物（TCO）涂层玻璃基板、n型氧化镁（MgZnO）发射层、p型CdTe或CDSeTe/CdTe吸收器，采用CdCl₂处理和铜掺紧处理、薄Te层和镍背接触。除去CSS吸收器沉积，单层和双层结构之间的制造条件相同。因此，除非另有说明，否则每个步骤都执行 CdTe 和 CdSeTe/CdTe 结构。

研究方案

注意:处理基材时必须戴手套，以防止薄膜污染和材料与皮肤接触。这种制造过程需要处理含有镉化合物的结构;因此，实验室应始终佩戴实验室外套和手套。

1. 基板清洁

1. 将 TCO 涂层玻璃基板（9.1 厘米 x 7.8 厘米）放在具有足够间距的不锈钢机架中，以便将清洁溶液和压缩空气应用于每个玻璃表面。
2. 使用氮压缩空气软管将基材上的任何灰尘吹出。
3. 将机架放入超声波清洁剂 （UC1） 中，并填充同丙醇 （IPA）。让我们坐30分钟，去除工业玻璃切割过程中的残余油和污染物。
4. 从 UC1 中排出 IPA。IPA 可重复使用多达 5 倍，用于基板的初始清洁。
5. 用去离子 （DI） 水冲洗基板，然后用基板上边缘上方约 1 厘米的 DI 水填充 UC1。在基材上均匀地加入 200 mL 的浓缩清洁溶液，以进一步去除残留的油、油脂、颗粒或硬水污渍。
6. 使用主电源，打开 UC1 到 43 kHz 超声波频率和 425 W 功率，让基板坐 1 小时。
7. 用 DI 水冲洗第二个较大的超声波清洁剂 （UC2），然后用 DI 水填充其体积的四分之三。
8. 关闭 UC1 并拆下不锈钢机架。立即开始用 DI 水在水槽上对基板进行压裂。
   注:请勿在此阶段让基板干燥。
9. 将不锈钢机架转移到 UC2 并完全填充 DI 水，使基板完全覆盖。打开 UC2 到 40 kHz 超声波频率和 600 W 功率，让基板坐 30 分钟。
10. 准备自制的 IPA 蒸汽干燥机。
    1. 确保阀门关闭，将气体软管连接到超高纯度 （UHP） 氮气。打开氮气罐，将调节器设置为 10 psi。打开阀到氮气流量，并在附加流量计上调节至 100 PSIG，然后再次关闭阀。
    2. 用 150 mL 的新鲜 IPA 填充烧瓶，并紧紧塞住烧瓶。软木塞紧密密封烧瓶开口，同时允许氮气和 IPA 穿过嵌入在软木塞中的两个小型金属管系统。这些连接到带有细孔的小型金属管道系统，该系统位于 UC2 上方，因此基材上发生氮气/IPA 蒸汽。
11. 完成 UC2 冲洗循环后，关闭热量和 UC2。
12. 将蒸汽干燥阀打开氮气和 IPA，打开 UC2 上的排放阀，使 DI 水流出非常缓慢。
    注:DI 水必须非常缓慢地排空。此过程用氮气/IPA 蒸汽取代 DI 水，以防止基底上形成水点。对于 30，000 厘米³的水，这需要 1⁄2 小时。
13. 完全排空后，从 UC2 上拆下机架并关闭蒸汽干燥阀。
14. 存放在干净且包含的环境中，供将来使用。
    注:只要清洁的基材保持清洁，就可以无限期地留在这种环境中。在进一步使用之前，请检查清洁的基板，以确保它们无需再次进行清洁过程。

2. 氧化镁窗层溅射沉积

注:此 MgZnO 溅射沉积工艺采用不平衡的磁控管和直径为 4"、厚度为 0.25 英寸的目标，目标到基底距离为 15 厘米。目标为 99.99% 纯度 （MgO）₁₁（ZnO）₈₉按重量。

1. 溅射系统启动
   1. 打开机械泵和前线阀，然后打开溅射室的扩散泵。确保目标冷却水打开，并且目标冷却水的机械阀处于打开状态。
   2. 使用泵上的开关打开负载锁定泵。
   3. 让扩散泵预热 15 分钟。
   4. 检查压力表上的腔室压力:如果压力表低于 2.0 x 10^-1 Torr，请打开扩散泵闸阀。如果压力大于 2.0 x 10^-1 Torr，开关前线阀关闭，然后打开粗加工阀，直到压力下降。然后，开关关闭粗加工阀，打开前线，并手动打开扩散泵闸阀。
   5. 在计算机软件中，将运行压力设置为 5 mTor，然后单击"气体启用"，从而实现气体流动。流量应为 ±19~20 sccm，氧气设置为总流量的 3%，在软件中作为 argon 的平衡。
   6. 让造型室泵送 10 分钟。
   7. 检查 ion 仪表读出时的基本压力是否低于 1.0 x 10^-5 Torr。
   8. 确保转移臂完全从造型室中缩回（通过造型室视口看，确保样品支架不在造型室中），并开关负载锁闸阀关闭。
   9. 确保快门已关闭:可以通过查看视口窗口查看快门位于溅射阴极正上方进行检查。
   10. 在电源上，将射频发电机电源设置为 60 W。在计算机软件中，将等离子点火的压力增加到 15 mTor，打开 RF 电源，一旦等离子点火，将软件中的压力降低到 5 mTor。反射功率应为 1⁄2 W。如果要高得多，则必须调整 RF 匹配网络。
   11. 目标必须预热以避免开裂:以 20 W/min 的速度增加 RF 发电机的功率，直到达到 140 W 的最终功率。理想情况下，反射功率应为实际功率的+lt;5%。让目标在快门关闭 15 分钟后预溅。
2. MgZnO 溅射沉积
   1. 要校准沉积速率，必须制造证人样本。使用永久标记在清洁基板的 TCO 涂层侧绘制 ±0.2 厘米（长度）的线条。
   2. 确保负载锁闸阀关闭，然后松开并打开负载锁门旋钮。用 UHP 氮气通风阀四分之一圈通风负载锁，直到负载锁门松开。保持排气阀部分打开，在车门打开时清除负载锁。
   3. 使用手持式吹风机轻轻去除清洁 TCO 涂层基板中的任何灰尘颗粒。拆下样品支架上的任何基板，并使用一对橡胶尖钳将清洁的基板 TCO 侧下装载。将样品放在边缘，以避免沉积区域。
   4. 关闭并拧紧负载锁门。打开负载锁泵并关闭氮气排气阀。
   5. 将负载锁定泵送至负载锁压力表读数低于 5.0 x 10^-2 Torr。然后关闭负载锁泵并打开负载锁门（压力不应超过 7 mTorr）。等待压力调平并手动插入传输臂，以便样品位于关闭的阴极上方。
   6. 在计时器上设置所需的沉积时间，并在手动打开快门时开始计时。计时器熄灭时立即关闭快门。
   7. 手动完全缩回传输臂并关闭负载锁门。
   8. 按照步骤 2.2.2_2.2.5 删除或交换示例。
   9. 要获得 MgZnO 沉积速率，请用浸在甲醇的棉尖施用器从见证样品中取出永久标记。使用 profprofmeter¹⁷测量厚度，并为所需的 MgZnO 厚度设置后续沉积时间（本作品中所示样品的 100 nm）。
   10. 根据需要对尽可能多的样品重复沉积。
       注:在 MgZnO 沉积后，样品可以存储一段时间。在氧化风险下，建议它们储存在真空下的干燥器中不超过1周，以获得最佳效果。

3. 吸收层的近空间升华沉积和处理

1. CSS 系统启动
   1. 确保 1） 系统处于真空状态，2） 机械和扩散泵打开，3） 负载锁闸阀对造型室开放，4） 压力设置为 40 mTorr。
   2. 手动打开气体流动阀（98% N₂和 2% O_2），并在计算机软件上选择"气体启用"。压力应稳定在40 mTorr左右。
   3. 通过打开 RGA 阀并连接到软件程序，打开残余气体分析仪 （RGA）。这是跟踪系统中的水、氧、氮气和氢气水平所必需的。这些级别通常分别约为 4.5 x10 -9、2.5 x 10^-8、2.3x^10-6和 8.0 x 10^-10 Torr。
   4. 使 CSS 系统顶部和底部源达到计算机程序中的工作温度。预热最高源温度设置为 620 °C，CdTe 为 360°C，CdSe 20 Te₈₀为 420°C，CdCl₂为 387 °C，锥度为 400°C，烤炉为 620°C。底源温度设置为 620 °C 预热，CdTe 为 555 °C，CdSe₂₀Te₈₀为 545 °C，CdCl₂为 439 °C，锥度为 400°C，烤炉为 620°C。这些温差促进从底部到顶部源的升华，使材料升华到样品上，位于光源之间。
   5. 当源达到工作温度时，通过烘焙配方运行样品保持器:在软件中，在配方列表中选择"Bakeoff"，然后单击"运行"。这将自动移动传输臂，使样品支架在烘烤源中停留 480 s。这将加热样品支架并烘焙任何多余的材料。
   6. 转移臂自动将样品支架缩回母位置并关闭门阀后，通过打开 UHP 氮气通风阀来排气负载锁。通风时，打开负载锁门并关闭排气阀。
2. 吸收剂的CSS沉积和钝化处理
   1. 使用手持式风机轻轻去除清洁的 MgZnO/TCO 涂层基板中的任何灰尘颗粒，并将基板加载到样品支架上（MgZnO 侧向下）。
   2. 打开负载锁粗糙开关，关闭负载锁门并泵送负载锁。
   3. 向下泵送时，将所需的 CSS 沉积配方输入到计算机程序中。用于准备 CdTe 和 CdSeTe/CdTe 结构的配方在此阶段不同，如下所示。
   4. 对于 CdTe 见证样品（用于确定 CdTe 沉积速率;CdTe 和 CdSeTe/CdTe 设备制造都需要），请使用:
      110 s 在预热源中（这将玻璃升高至 +480 °C，使 CdTe 能够正确升华到基板上）;
      110 s 在 CdTe 源中（此升华 CdTe 到基板上）;
      180 s 在 CdCl₂源 [CdCl₂沉积是必要的良好的 CdTe 设备性能 （它已被证明， 它钝粒边界和悬空键， 促进粒生长和对齐在多晶 CdTe 吸收器^{12，13，14，15，16}）） ;
      240 s 在内联源中（这将 CdCl₂驱动到吸收器材料中）;和
      冷却源为 300 s（这允许样品冷却以进行卸载）。
   5. 使用剃刀刀片，从基材上划出一小块CdTe材料，并使用表面profe仪测量CdTe薄膜厚度，以确定沉积速率¹⁷。
   6. 对于 CdSeTe 见证样品（用于确定 CdSeTe 沉积速率;仅适用于 CdSeTe/CdTe 设备制造），请使用:
      140 s 在预热源中（这将玻璃升高至+540°C，使 CdSeTe 能够正确升华到基板上）;
      300 s 在 CdSeTe 源中（此升华 CdSeTe 到基板上）;和
      冷却源为 300 s。
   7. 使用剃刀刀片，从基材上划写一小块CdSeTe材料，并使用表面profe仪测量CdSeTe薄膜厚度，以确定沉积速率^17。
   8. 对于薄单吸收器（CdTe 样品），请使用:
      110 s 预热源;
      CdTe 源中的 xx s [驻留在时间取决于 CdTe 沉积速率和所需厚度（对于此处使用的 1.5 μm 单个 CdTe 吸收器，驻留在时间是 60 s）];
      150 s 在 CdCl₂源 [CdCl₂处理取决于吸收器厚度; 因此， 应进行实验，以优化处理条件 （列出的居住时间优化为薄， 1.5 μm 吸收剂¹⁸）] ;
      240 s 在肛奈源;和
      冷却源为 300 s。
   9. 对于薄双层吸收器（CdSeTe/CdTe 样品），请使用:
      140 s 预热源;
      cdSeTe 源中的 xx s [再次，驻留在时间取决于 CdSeTe 沉积速率和所需厚度（对于此处使用的 0.5 μm CdSeTe 层，驻留在时间是 231 s）];
      CdTe 源中的 xx s [驻留在时间取决于根据 CdTe 见证样品的测量厚度计算的所需的 CdTe 厚度和沉积速率（对于此处使用的 1.5 μm 双层 CdSeTe/CdTe 吸收器，1.0μm CdTe 层的驻留在时间是 50 s）;
      150 s 在 CdCl₂源中;
      240 s 在肛奈源;和
      冷却源为 300 s。
   10. 当计算机软件中的负载锁压力读数低于 40 mTor 时，使用该软件打开负载锁闸阀并选择"启动"。程序自动运行选定的配方，并在完成冷却步骤¹⁰后返回主位置。
   11. 完全沉积完成后，打开负载锁通风阀，向大气通风，并打开负载锁门进行最终基板冷却。60 s 后，基板应足够冷却，以便用无绒布从样品支架中取出。
   12. 取出样品后，关闭负载锁门，通过打开粗加工开关泵下负载锁，然后按照步骤 3.1.5 运行烘焙配方。必须在每个样品沉积之间运行烘烤，以清洁样品支架。
   13. 加工的样品在 CdCl₂处理中的薄膜上应具有白色朦胧层。拍摄电影照片，记录阴霾图案。如果 CdCl₂治疗中很少或没有可见材料，此处理可能需要优化。
   14. 使用 DI 水将薄膜中多余的 CdCl₂材料冲洗成分级烧杯，并用压缩的铝胶干燥薄膜。
       注意:此 CdCl₂冲洗应在包含的外壳中执行。完成后，将 CdCl₂/DI 水混合物处置在适当的危险废物容器中。
       注:CSS沉积后，样品可以储存一段时间，但建议它们储存在真空下干燥器中不超过1周，以获得最佳效果。图2显示了自动内联CSS沉积系统的原理图。

4. 近空间升华铜处理

1. CSS 系统启动
   1. 确保机械和扩散泵处于打开上。
   2. 打开过程气体阀并手动调整气流控制旋钮，直到压力表上显示 40 mTorr 工作压力。
   3. 使用比例积分导数 （PID） 控制器手动设置并打开 CSS 源。本实验中使用的最高源温度为预热源为330°C，CuCl源为170°C，内锥源为200°C。预热源的底源温度为 330°C，CuCl 源为 190°C，内底源为 200°C。
   4. 开关打开扩散泵阀并手动关闭负载锁闸阀。
2. 吸收器结构上的CuCl处理
   1. 当源达到工作温度时，样品可以加载到样品架上:
      1. 松开负载锁门的旋钮。
      2. 用 UHP 氮气通风阀四分之一圈时排气负载锁。
      3. 打开负载锁门并使用手持式风机轻轻清除样品中的任何灰尘颗粒。使用一对橡胶尖钳将样品薄膜侧向下放在样品支架上，将样品放在边缘，以避免沉积区域。
      4. 关闭排气阀并关闭并拧紧负载锁门。
      5. 手动打开负载锁定泵，让负载锁定泵低于交叉压力 （40 mTorr）。
   2. 获得交叉压力后，手动关闭负载锁泵并手动打开负载锁闸阀。
   3. 手动将传输臂按顺序移动到预热、CuCl 和肛转位置。计时器用于每个位置的驻留在时间。对于描述的样品，预热、CuCl 和内尼尔源的居中时间分别为 75 s、5 和 250 s。
   4. 退火步骤后，手动将转移臂放回母位置并关闭负载锁闸阀。
   5. 按照步骤 4.2.1 交换样本。
      注: 卸载以前的示例时，它仍可能是热的。用一对橡胶尖钳取出样品，让它在金属块上冷却（薄膜侧向上）。Cu 处理后，样品可以储存一段时间，但建议它们在真空下储存不超过 1 周，以获得最佳效果。

5. 薄层蒸发沉积

1. 使用蒸发器系统上的开关打开机械泵、前线阀和扩散泵。让扩散泵预热 20 分钟。
2. 通过打开氮气通风阀并提起蒸发器室来通风并打开造型室。将 Te 装入镀氧化铝涂层的摩托艇中。装载材料后，将蒸发器室移回原位。
3. 在石英晶体监视器 （QCM） 面板（密度 = 6.25 g/cm³和声阻抗 = 9.81 g/cm²s） 中输入氧化铝涂层的钛船的 Te 沉积的正确设置。
4. 打开造型室顶部以访问样品支架。使用手持式吹风机轻轻清除样品中的任何灰尘颗粒。将样品薄膜侧向下加载到样品支架上，并关闭造型室顶部。
5. 手动将操纵杆移到粗加工位置;粗加工和腔室压力读出应开始下降。让压力降至 10 mTor 以下。
6. 将前线阀调回前线位置。等待 +30s 等待任何瞬间的尖峰压力被解决，然后打开高真空阀。当腔室压力读取器已进行基，已达到 1.0 x 10^-5 Torr 的适当沉积压力。
7. 打开电源开关，打开快门，然后打开当前控制以开始沉积。最佳电流工作范围为 90~100 交流安位，因此沉积速率为 ±5~10 °/s。在 QCM 读出中显示的沉积速率可以迅速变化;因此，在沉积过程中必须不断调整电流，以保持 5~10 °/s 之间的速率。
8. 当 QCM 显示所需的 Te 厚度（此处使用的样品为 40 nm）时，快速并同时将电流变为零，关闭电源开关并关闭快门。
9. 关闭高真空阀，打开氮气排气阀，然后从样品支架上取出样品。重复步骤 5.4_5.8，用于其他样品的沉积。
   注:在 Te 沉积后，样品可以存储一段时间，但建议它们在真空下储存在干燥器中不超过 1 周，以获得最佳效果。

6. 镍背接触应用

注意:由于镍漆和甲基乙基酮 （MEK） 产生的烟雾，在此过程中始终运行顶风机以循环空气。

1. 将样品（朝前朝胶的薄膜侧）安装到垂直安装架上。
2. 确保 Ni 施用器喷枪在整个过程中清洁。如果没有，请用 MEK 清洁。
3. 背面接触是导电镍漆和稀释剂的混合物，比例为2:1。在涂漆之前，摇动后接触溶液以确保完全混合。
4. 将 Ni 回接触液倒入施用器喷枪中，然后打开随附的空气压缩机软管。喷涂试件（即纸板），以确保油漆均匀涂抹。如果该解决方案均匀，则通过缓慢横向运动在样品集中喷涂溶液，将背部触点应用于样品。允许背部接触稍微干燥，并根据需要多次应用，以完成覆盖（通常，五次刀路效果良好）。
   注:Ni 溶液可干燥并堵塞施用器喷枪;因此，为了避免在回接触应用中发生堵塞过程，在喷涂套之间等待不超过 60 s 非常重要。
5. 关闭空气压缩机，让后触点在样品上干燥至少 1 小时。

7. 划入25个小区域设备

注:要将薄膜结构完成成可接触的电气设备，薄膜堆栈必须划定为小区域设备，以便 TCO 前触点和 Ni 背面触点可电气访问。这是使用金属面罩机械去除半导体来完成的。

1. 将样品放入金属面罩中。
2. 将蒙式样品放入手套箱，并使用虹吸软管，将玻璃、珠子介质涂抹到样品的未屏蔽部分。当掩膜窗口几乎透明时，可实现适当的材料去除。
3. 使用第二个掩码重复此过程，这样在完成划线后，25 个小区域方形设备将出现在样品上的 5 x 5 图案中。已完成的区域为±0.6厘米^2。
4. 用浸在 DI 水中的棉面施用器清洁样品的薄膜侧。
5. 为了最大程度地降低成品器件电气测量中的横向电阻，在设备之间焊接一个带钠焊料的网格模式。
   注:CdTe 和 CdSeTe/CdTe 吸收器设备已完成的设备结构分别位于图 1A和图 1B中。

结果

将 CdSeTe 添加到薄 CdTe 吸收器中，通过卓越的吸收器材料质量和更高的短路电流密度 （J_SC） 提高了器件效率。图 3A和图 3B（改编自 Bothwell 等人^8）分别显示了单个 CdTe 吸收器和 CdSeTe/CdTe 双层吸收器器件的 PL 和 TRPL。PL 和 TRPL 测量均清楚地显示 CdSeTe/CdTe 双层吸收器的光致发光性提高。PL 强度提高 6 倍，TRPL 尾部寿命（与衰变的?...

讨论

薄双层 CdSeTe/CdTe 光伏器件与 CdTe 同类设备相比，具有更高的效率，因为材料质量更好，电流收集增加。这种更高的效率已被证明在超过3 μm^5，7的双层吸收剂中，现在经过优化的制造条件，它已经证明，对于更薄的1.5μm双层吸收剂，效率也更高。

薄双层吸收剂的制造工艺优化主要有三种改进:基板预热温度、CdSeTe:CdTe厚度比和CdCl_2...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Alpha Step Surface Profilometer	Tencor Instruments	10-00020	Instrument for measuring film thickness
CdCl2 Material	5N Plus	N/A	Material for absorber passivation treatment
CdSeTe Semiconductor Material	5N Plus	N/A	P-type semiconductor material for absorber layer
CdTe Semiconductor Material	5N Plus	N/A	P-type semiconductor material for absorber layer
CESAR RF Power Generator	Advanced Energy	61300050	Power generator for MgZnO sputter deposition
CuCl Material	Sigma Aldrich	N/A	Material for absorber doping
Delineation Material	Kramer Industries Inc.	Melamine Type 3 60-80 mesh	Plastic beading material for film delineation
Glovebox Enclosure	Vaniman Manufacturing Co.	Problast 3	Glovebox enclosure for film delineation
Gold Crystal	Kurt J. Lesker Company	KJLCRYSTAL6-G10	Crystal for Te evaporation thickness monitor
HVLP and Standard Gravity Feed Spray Gun Kit	Husky	HDK00600SG	Applicator spray gun for Ni paint back contact application
MgZnO Sputter Target	Plasmaterials, Inc.	PLA285287489	N-type emitter layer material
Micro 90 Glass Cleaning Solution	Cole-Parmer	EW-18100-05	Solution for initial glass cleaning
NSG Tec10 Substrates	Pilkington	N/A	Transparent-conducting oxide glass for front electrical contact
Super Shield Ni Conductive Coating	MG Chemicals	841AR-3.78L	Conductive paint for back contact layer
Te Material	Sigma Aldrich	MKBZ5843V	Material for back contact layer
Thickness Monitor	R.D. Mathis Company	TM-100	Instrument for programming and monitoring Te evaporation conditions
Thinner 1	MG Chemicals	4351-1L	Paint thinner to mix with Ni for back contact layer
Ultrasonic Cleaner 1	L & R Electronics	Q28OH	Ultrasonic cleaner 1 for glass cleaning
Ultrasonic Cleaner 2	Ultrasonic Clean	100S	Ultrasonic cleaner 2 for glass cleaning
UV/VIS Lambda 2 Spectrometer	PerkinElmer	166351	Spectrometer used for transmission measurements on CdSeTe films