Structure and Optical Properties CdS and CdTe Films on Flexible Substrate Obtained by DC Magnetron Sputtering for Solar Cells

Abstract

The paper describes investigate of crystal structure and optical characteristics of the CdS transparent window layers and the CdTe base layers, obtained by direct current magnetron sputtering on glass or polyimide substrate, and output parameters the flexible thin film solar cells based on them. The band gap in obtained hexagonal CdS films is Eg = 2.38-2.41 eV and optical transparency of CdS films is 80-90%. Conducting chloride treatment of CdTe layers, obtained at T < 300 °C, promotes wurtzite-sphalerite phase transition. Cooling ITO/CdS layers to room temperature before CdTe deposition, removal of the air and subsequent heating in vacuum to the required temperature of the substrate leads to an increase of the energy conversion efficiency and open circuit voltage of the polyimide/ITO/CdS/CdTe/Cu/Ag flexible solar cell.

Дослідженно кристалічну структуру та оптичні характеристики шарів широкозонного вікна CdS та базових шарів CdTe, отриманих за допомогою магнетронного розпилення на постійному струмі на скляних або поліімідних підкладках, а також вихідні параметрі гнучких тонкоплівкових сонячних елементів на їх основі. Ширина забороненої зони матеріалу у отриманих плівках CdS гексагональної модифікації становить Eg = 2,38-2,41 еВ, а оптична прозорість плівок CdS становить 80-90%. Проведення хлоридної обробки шарів CdTe, отриманих при Т < 300 °С, сприяє фазовому переходу вюртцитсфалерит. Охолодження шарів ITO/CdS до кімнатної температури доперед конденсацією базового шару CdTe, винесення на повітря та послідуючий нагрів у вакуумі до необхідної температури підкладки призводить до збільшення коефіцієнту корисної дії та напруги холостого ходу гнучкого тонкоплівкового сонячного елемента поліімід/ITO/CdS/CdTe/Cu/Ag.

Исследовано кристаллическую структуру и оптические характеристики слоев широкозонного окна CdS и базовых слоев CdTe, полученных с помощью магнетронного распыления на постоянном токе на стеклянных или полиимидной подложках, а также выходные параметре гибких тонкопленочных солнечных батарей на их основе. Ширина запрещенной зоны материала в полученных пленках CdS гексагональной модификации составляет Eg = 2,38-2,41 эВ, а оптическая прозрачность пленок CdS составляет 80-90%. Проведение хлоридной обработки слоев CdTe, полученных при Т < 300 °С, способствует фазовому переходу вюртцит-сфалерит. Охлаждение слоев ITO/CdS до комнатной температуры перед конденсацией базового слоя CdTe, вынесения на воздух и последующий нагрев в вакууме до необходимой температуры подложки приводит к увеличению коэффициента полезного действия и напряжения холостого хода гибкого тонкопленочного солнечного элемента полиимид/ITO/CdS/CdTe/Cu/Ag.