引言
    近幾年來，光伏市場發(fā)展極其迅速，1997年光伏組件的銷售量達122Vw，比上年增加38％。世界主要幾大公司宣稱，近期光伏組件產(chǎn)量將會增加到263.5MW，其中薄膜太陽電池將達到91.5MW，占太陽電池總量的34.7％?？焖侔l(fā)展的光伏市場導(dǎo)致許多太陽電池生產(chǎn)廠家力求擴大生產(chǎn)能力，開辟大容量的太陽電池生產(chǎn)線。但目前太陽電池用硅材料大部分來源于半導(dǎo)體硅材料的等外品和單晶硅的頭尾料，不能滿足光伏工業(yè)發(fā)展的需要。同時硅材料正是構(gòu)成晶體硅太陽電池組件成本中很難降低的部分，因此為了適應(yīng)太陽電池高效率、低成本、大規(guī)模生產(chǎn)化發(fā)展的要求，最有效的辦法是不采用由硅原料、硅錠、硅片到太陽電池的工藝路線，而采用直接由原材料到太陽電他的工藝路線，即發(fā)展薄膜太陽電他的技術(shù)。
    20世紀70年代開始，發(fā)展了許多制作薄膜太陽電他的新材料、CulnSe2、CdTe薄膜，晶體硅薄膜和有機半導(dǎo)體薄膜等；近20年來大量的研究人員在該領(lǐng)域中的工作取得了可喜的成績。薄膜太陽電池以其低成本、高轉(zhuǎn)換效率、適合規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點，引起生產(chǎn)廠家的興趣，薄膜太陽電他的產(chǎn)量得到迅速增長。如果以10年為一個周期進行分析，世界薄膜太陽電池市場年增長率為22．5％。BP  solar的光伏專家和企業(yè)界人士組成的一個研究組研究證明：如果一家具有60MW生產(chǎn)能力的薄膜電池生產(chǎn)廠家，使用硒鋼銅薄膜太陽電池、非晶硅太陽電池、硫化銅薄膜太陽電池中的任意一種就能獲得生產(chǎn)成本低于1歐元／瓦的無框架光伏組件，如果采用晶體硅技術(shù)實現(xiàn)上述同樣的目標，就需要建成一家年產(chǎn)量達500Mw太陽電他的生產(chǎn)廠。因此，整個光伏市場將會逐漸被薄膜太陽電池取而代之。從技術(shù)成熟程度看，薄膜太陽電池生產(chǎn)仍有一定風險，但從薄膜技術(shù)不斷完善和市場迅猛發(fā)展看，薄膜光伏太陽電池具有十分廣闊和誘人的前景。
1.CdS薄膜與Cu2S/CdS太陽電池
   Cu2S／CdS是一種廉價太陽電池，它具有成本低、制備工藝十分簡單的優(yōu)點。因此，在70-80年代曾引起國內(nèi)外廣大光伏科研者的廣泛興趣，以空前熱情進行研究。在燒結(jié)體Cu2JCdS太陽電池研究的基礎(chǔ)上，70年代開展了在多種襯底上使用直接和間接加熱源的方法沉積多晶CdS薄膜。薄膜制備方法主要有噴涂法、蒸發(fā)法等。
1.1 CdS薄膜結(jié)構(gòu)特性
     CdS是非常重要的：Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體材料。C北薄膜具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)，是直接帶隙材料，帶隙較寬，為2.42eV。實驗證明，由于CdS層吸收的光譜損失不僅與CdS薄膜的厚度有關(guān)，還與薄膜形成的方式有關(guān)。
1.2 CdS薄膜光學(xué)性質(zhì)
    CdS薄膜廣泛應(yīng)用于太陽電池窗口層，并作為n型層，與p型材料形成p-n結(jié)，從而構(gòu)成太陽電池。因此它對太陽電池的特性有很大影響，特別是對電池轉(zhuǎn)換效率有很大影響。
     一般認為，窗口層對光激發(fā)載流子是死層，其原因是，（1）CdS層高度慘雜，因此耗盡區(qū)只是CdS厚度的一小部分；（2）由于CdS層內(nèi)缺陷密度較高，空穴擴散長度非常短，如果耗盡區(qū)沒有電場，載流子收集無效。
     因此減少缺陷密度，可使擴散長度增加，能在CdS層內(nèi)收集到更多的光激發(fā)載流子。
1.3 CdS簿膜電學(xué)特性
    一般而言，本征CdS薄膜的串聯(lián)電阻很高，不利于做窗口層，在300℃-350℃之間，將In擴散入CdS中，把本征CdS變成n-CdS，電導(dǎo)率可達102Ω-1cm-1左右。對CdS熱處理也能使電導(dǎo)率增加108Ω-1cm-1的量級。
    在相對低溫下進行熱擴散，以免使膜退化。當在空氣中加熱到300℃時，由于氧在晶界有化學(xué)吸收，使光電導(dǎo)率衰減。
    未摻雜的CdS薄膜的電阻率高，不是由于膜的不連續(xù)引起的，很可能是由于氧氣介入，氧俘獲導(dǎo)帶電子，形成化學(xué)吸附，存在晶界的多晶CdS薄膜更易吸收氧，在熱退火過程中，消除氧的吸附作用，降低了電阻率，因此熱處理不但有效地濾掉了薄膜內(nèi)部的氧，而且有利于膜在優(yōu)勢晶向上長大。
1.4 CdS薄膜和Cu2S/CdS太陽電池的制備方法
1.4.1噴涂法
    60年代初，已有人開始采用噴涂或涂刷技術(shù)，研究CdS薄膜及Cu2S／CdS太陽電池。為了適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)CdS薄膜，R，R.Chamberlin和J.F.Jorn等人發(fā)展了這種方法。
    用噴涂法制備CdS薄膜，其方法主要是將含有3和Cd的化合物水溶液，用噴涂設(shè)備噴涂到玻璃或具有SnO2導(dǎo)電膜的玻璃及其它材料的襯底上，經(jīng)熱分解沉積成CdS薄膜。
    各國不同學(xué)者采用的工藝都基于如下熱分解效應(yīng)：
          CdC12+（NH2)2CS+2H20→CdS↓十2NH4Cl↑十C02↓
    熱分解溫度Ts＞250℃。
    熱分解溫度、噴涂溶液組分，噴速以及SnO2透明電極的電阻率，窗口效應(yīng)的利用等是影響電池性能的主要因素。
    為了制備太陽電池，在CdS膜表面噴涂轉(zhuǎn)型物質(zhì)，如含Cu+的氯化亞銅溶液，或采用常規(guī)浸泡工藝，使之形成一定厚度的Cu2S層，并經(jīng)熱擴散等工藝和噴