Published October 11, 2016 | Version v1
Publication Open

Improvement of composition of CdTe thin films during heat treatment in the presence of CdCl2

Creators

  • 1. Sheffield Hallam University
  • 2. Federal University of Technology Owerri

Description

CdCl2 treatment is a crucial step in development of CdS/CdTe solar cells. Although this processing step has been used over a period of three decades, full understanding is not yet achieved. This paper reports the experimental evidence for improvement of composition of CdTe layers during CdCl2 treatment. This investigation makes use of four selected analytical techniques; Photo-electro-chemical (PEC) cell, X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and Scanning electron microscopy (SEM). CdTe layers used were electroplated using three Cd precursors; CdSO4, Cd(NO3)2 and CdCl2. Results show the improvement of stoichiometry of CdTe layers during CdCl2 treatment through chemical reaction between Cd from CdCl2 and elemental Te that usually precipitate during CdTe growth, due to its natural behaviour. XRD and SEM results show that the low-temperature (~85 °C) electroplated CdTe layers consist of ~(20–60) nm size crystallites, but after CdCl2 treatment, the layers show drastic recrystallisation with grains becoming a few microns in size. These CdCl2 treated layers are then comparable to high temperature grown CdTe layers by the size of grains.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعد علاج CdCl2 خطوة حاسمة في تطوير الخلايا الشمسية CdS/CdTe. على الرغم من استخدام خطوة المعالجة هذه على مدى ثلاثة عقود، إلا أن الفهم الكامل لم يتحقق بعد. تتناول هذه الورقة الأدلة التجريبية لتحسين تكوين طبقات CdTe أثناء علاج CdCl2. يستخدم هذا التحقيق أربع تقنيات تحليلية مختارة ؛ خلية كهروضوئية كيميائية (PEC)، حيود الأشعة السينية (XRD)، مطيافية رامان والمجهر الإلكتروني للمسح الضوئي (SEM). تم طلاء طبقات CdTe المستخدمة بالكهرباء باستخدام ثلاثة سلائف Cd ؛ CdSO4 و Cd(NO3)2 و CdCl2. تظهر النتائج تحسنًا في القياس المتكافئ لطبقات CdTe أثناء علاج CdCl2 من خلال التفاعل الكيميائي بين Cd من CdCl2 وعنصر Te الذي عادة ما يترسب أثناء نمو CdTe، بسبب سلوكه الطبيعي. تظهر نتائج XRD و SEM أن طبقات CdTe المطلية بالكهرباء ذات درجة الحرارة المنخفضة (~85 درجة مئوية) تتكون من بلورات بحجم ~( 20–60) نانومتر، ولكن بعد معالجة CdCl2، تظهر الطبقات إعادة بلورة جذرية مع الحبوب تصبح بضعة ميكرونات في الحجم. يمكن بعد ذلك مقارنة هذه الطبقات المعالجة بـ CdCl2 بطبقات CdTe المزروعة بدرجة حرارة عالية حسب حجم الحبوب.

Translated Description (French)

Le traitement par CdCl2 est une étape cruciale dans le développement des cellules solaires CdS/CdTe. Bien que cette étape de traitement ait été utilisée sur une période de trois décennies, la compréhension complète n'est pas encore atteinte. Cet article rapporte les preuves expérimentales de l'amélioration de la composition des couches de CdTe pendant le traitement au CdCl2. Cette étude utilise quatre techniques analytiques sélectionnées : cellule photo-électrochimique (PEC), diffraction des rayons X (DRX), spectroscopie Raman et microscopie électronique à balayage (MEB). Les couches de CdTe utilisées ont été électrodéposées en utilisant trois précurseurs de Cd ; CdSO4, Cd(NO3)2 et CdCl2. Les résultats montrent l'amélioration de la stœchiométrie des couches de CdTe pendant le traitement au CdCl2 par réaction chimique entre le Cd du CdCl2 et le Te élémentaire qui précipite habituellement pendant la croissance du CdTe, en raison de son comportement naturel. Les résultats XRD et SEM montrent que les couches de CdTe électrodéposées à basse température (~85 °C) sont constituées de cristallites de taille ~(20–60) nm, mais après traitement au CdCl2, les couches présentent une recristallisation drastique avec des grains de quelques microns. Ces couches traitées au CdCl2 sont ensuite comparables aux couches de CdTe cultivées à haute température par la taille des grains.

Translated Description (Spanish)

El tratamiento con CdCl2 es un paso crucial en el desarrollo de células solares CdS/CdTe. Aunque este paso de procesamiento se ha utilizado durante un período de tres décadas, aún no se ha logrado una comprensión completa. Este documento informa sobre la evidencia experimental de la mejora de la composición de las capas de CdTe durante el tratamiento con CdCl2. Esta investigación hace uso de cuatro técnicas analíticas seleccionadas; célula fotoelectroquímica (PEC), difracción de rayos X (XRD), espectroscopía Raman y microscopía electrónica de barrido (SEM). Las capas de CdTe utilizadas se electrodepositaron utilizando tres precursores de Cd; CdSO4, Cd(NO3)2 y CdCl2. Los resultados muestran la mejora de la estequiometría de las capas de CdTe durante el tratamiento con CdCl2 a través de la reacción química entre el Cd del CdCl2 y el Te elemental que suele precipitar durante el crecimiento del CdTe, debido a su comportamiento natural. Los resultados de XRD y SEM muestran que las capas de CdTe electrodepositadas a baja temperatura (~85 °C) consisten en cristalitos de ~(20–60) nm de tamaño, pero después del tratamiento con CdCl2, las capas muestran una recristalización drástica con granos de unas pocas micras de tamaño. Estas capas tratadas con CdCl2 son entonces comparables a las capas de CdTe cultivadas a alta temperatura por el tamaño de los granos.

Files

10.1007%2Fs10854-016-5802-9.pdf.pdf

Files (3.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:62221beddb814cbc094b3c404d5b933e
3.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحسين تكوين الأغشية الرقيقة CdTe أثناء المعالجة الحرارية في وجود CdCl2
Translated title (French)
Amélioration de la composition des couches minces de CdTe lors du traitement thermique en présence de CdCl2
Translated title (Spanish)
Mejora de la composición de las películas delgadas de CdTe durante el tratamiento térmico en presencia de CdCl2

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2530792653
DOI
10.1007/s10854-016-5802-9

Is supplement to
https://openalex.org/W4256712635 (Other)
https://openalex.org/W3197368573 (Other)
https://openalex.org/W2392905164 (Other)
https://openalex.org/W2355862987 (Other)
https://openalex.org/W2085188962 (Other)
https://openalex.org/W2058864804 (Other)
https://openalex.org/W2024847601 (Other)
https://openalex.org/W2011675650 (Other)
https://openalex.org/W2000181186 (Other)
https://openalex.org/W1998807955 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W1768930790
  • https://openalex.org/W1830752104
  • https://openalex.org/W1969316693
  • https://openalex.org/W1972549947
  • https://openalex.org/W1979355483
  • https://openalex.org/W1995664848
  • https://openalex.org/W1995767119
  • https://openalex.org/W1997422608
  • https://openalex.org/W2013427130
  • https://openalex.org/W2027140652
  • https://openalex.org/W2042135508
  • https://openalex.org/W2043835927
  • https://openalex.org/W2082931585
  • https://openalex.org/W2083373164
  • https://openalex.org/W2086330065
  • https://openalex.org/W2087103377
  • https://openalex.org/W2135799355
  • https://openalex.org/W2143902802
  • https://openalex.org/W2166197402
  • https://openalex.org/W2171660354
  • https://openalex.org/W2330358985
  • https://openalex.org/W2346952793
  • https://openalex.org/W2748917086
  • https://openalex.org/W407621793