CdS的搭配不但能平整覆蓋CuInSe2(Cu-rich) 凹凸不平的表面，且能提高在短波長（＜550nm）下的吸收，且能更提升太陽電池的轉換效率。本論文是利用CBD法來製作沈積CdS薄膜，探討在不同Cd2+濃度、pH值下的成長情形。從SEM來看，發現在較低的pH值環境下成長其薄膜品質不佳，即有大量的CdS膠體（同質成核）結合並附著在玻璃基材上；而在較高的pH值時會更易產生Cd(OH)2的沈澱而阻礙了CdS的異質成核，所以pH值的控制決定了CdS薄膜成長的品質，也決定了其光學特性。對不同Cd2+濃度而言，影響較大的是在電性方面，當Cd2+濃度越高時，則趨向α相結構(Hexagonal)，即電阻率會降低，但是相對的薄膜的透明度也會降低，其吸收能力也會下降; CdS薄膜經由熱退火處理後，顏色從淡黃轉變至橘黃，電阻率有明顯的改善，電阻率由107Ω㎝下降至103∼104Ω㎝，這是由於向的轉變所造成，其結晶性也會變的更佳。另外溫度對於也是重要的考量因素之一。本系統是在開放空間下成長，氨水易揮發且pH值不易控制，基於這層困擾，便將裝置多加裝一個蓋子，使在成長時不會有氨氣揮發的現象。結果發現不但解決了此問題且實驗更穩定、易操作，並不會因人為因素而造成薄膜品質的差異。

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目錄
摘要…………………………………………………………………..a
目錄...………………………………………………………….……Ⅰ
附表目錄....……………………………………………………….…Ⅱ
附圖目錄 ..……………………………………………………….…Ⅲ
1. 前言....……………………………………………………………1
2. 實驗方法....………………………………………………………8
2.1 CuInSe2薄膜成長...…………………………………………….8
2.1.1分子束磊晶系統.….………………………………………8
2.1.2 基板處理...…..…………………………………………10
2.1.3 磊晶成長..……………………………………………….11
2.1.4 退火處理.………………………………..……….……..12
2.2 CdS薄膜成長...……………………………………….……….13
2.2.1化學水浴沈積系統.…………………………………….…13
2.2.2 基板處理.………………………………..……….………13
2.2.3 薄膜成長機制.……………………………….……………13
2.2.4 薄膜處理.…………………………………………………14
2.3 薄膜分析.……………………………………………………….15
2.3.1 X-ray繞射儀（XRD）………………….…………………15
2.3.2掃瞄式電子顯微鏡（SEM）..……………………………15
2.3.3 α-step量測...…….……………………………………15
2.3.4 UV/VIS/NIR吸收光譜儀.………..………………….…16
2.3.5 電子微探針分析儀（EPMA）.………..…………….…16
2.3.6 光學測膜儀.……………………………….………….…16
2.3.7 I-V Curve特性的量測.………………..……….……..…17
2.3.8 熱探針量測（Hot Probe）…………………….…………17
2.3.9 四點探針.…..……………………………….….……...17
3. 結果與討論.…………………………………….………………..18
3.1 CdS薄膜.………………………………………..………………18
3.1.1 CdS之相分析.………………………………..………….19
3.1.2 CdS之光學分析.……….……………………..………….21
3.1.3 CdS之表面形貌分析.….……………………..………….23
3.1.4 CdS之電性分析.……….………………………………….24
3.2在密閉系統下成長的CdS薄膜.……..………….………..……..26
3.3 CuInSe2磊晶薄膜之試製………………………………………..27
4. 結論…………………………………………………………….. 29
4.1 CdS薄膜………………………………………………………….29
4.2 CuInSe2磊晶薄膜………………………………………………..32
5. 參考文獻. …………………………………………………………33

附表目錄
表一. CdS之物理、化學特性……………………………………35
表二. CuInSe2、Si之物理性質對照…………………………….35
表三. 不同Cd2+濃度之CdS實驗結果(開放系統)………….36
表四. 不同pH值之CdS實驗結果(開放系統)………………..37
表五. 密閉系統CdS之實驗結果………………………………..38
表六. CuInSe2之實驗結果……………………………………….38
表七. ZnS與ZnSe之物理、化學特性………………………….39

附圖目錄
圖1. 各半導體在不同波長下之吸收光譜……………………………40
圖2. 黃銅礦結構………………………………………………………41
圖3. Cu2Se-In2Se3之二元擬相圖…………………………………….42
圖4. 多晶膜CuInSe2太陽能電池…………………………………….43
圖5. CdS之二元相圖 ………………………………………………..44
圖6a、b. CdS之α相(Hexagonal)與β相(Cubic)結構………………..45
圖7. CuInSe2與CdS、CdS與ZnO間之Band-Offset圖…………….46
圖8. CuInSe2磊晶成長之製程流程圖………………………………..47
圖9. MBE實驗裝置……………………………………………………48
圖10. 開放系統之CBD實驗裝置……………………………………49
圖11. 密閉系統之CBD實驗裝置……………………………………50
圖12. 不同Cd2+濃度之XRD圖……………………………………..51
圖13. 不同pH值之XRD圖………………………………………….52
圖14. 不同Cd2+濃度之穿透率對波長圖……………………………53
圖15. 不同pH值之穿透率對波長圖……………………………….54
圖16. 不同Cd2+濃度之吸收係數對波長圖…………………………55
圖17. 不同pH值之吸收係數對波長圖…………………………….56
圖18. (αhυ)2對能量外插所得之能隙圖…………………………..57
圖19. 不同Cd2+濃度之折射係數對波長圖……………………….58
圖20. 不同pH值之反折射係數對波長圖………………………..59
圖21. 不同Cd2+濃度之消光係數對波長圖……………………….60
圖22. 不同pH值之消光係數對波長圖……………………………61
圖23a、b、c. 分別為不同Cd2+濃度（pH＝10）之表面形貌…..62
圖24a、b、c. 分別為不同pH值（Cd2+＝0.08M）之表面形貌…63
圖25. 在密閉系統內成長CdS薄膜之XRD……………………….64
圖26. 在密閉系統內成長CdS薄膜之穿透率對波長圖………….65
圖27. 在密閉系統內成長CdS薄膜之吸收係數對波長圖………66
圖28. 在密閉系統內成長CdS薄膜之(αhυ)2對能量外插所得能隙圖
………………………………………………………………………..67
圖29. CuInSe2磊晶薄膜在不同基材溫度下之XRD圖…………….68
圖30. CuInSe2磊晶薄膜在不同基材溫度下之SEM剖面圖……….69

1. R. Woodyard and G.A. Candies, Solar Cells, 31(1991), 297.
2. N. Chu and D. Honemam, Solar Cells, 31(1991) 197.
3. T. Negami, M. Nishitani, N. Kohara, Y. Hashimoto, T. Wada, Mat. Res. Soc. Symp. Proc.426 (1996) 278.
4. T. Walter, R. Meaner, M. Ruckh, L. Kaser and H.W. Schock, Proc. 22nd IEEE Photovoltaic specialists’ Conf., Las Vegas. NK 1991, IEEE, New York, 924(1991)
5. K. Zweibel, NREL, USA, Results of Siemes Solar USA, Symposium on Chalcogenide Semiconductors for Photovoltaics, E-MRS Spring Meeting. Strasburg, June 1999.
6. T.L. Chu, S.S. Chu, J. Britt, C. Ferekides, C. Wang, C.Q.Wu, H.S.Ullal, IEEE Electron Device Lett.13 (1992) 303.
7. J.L. Shay, S. Wagner, M. Bettini, K.T. Backman, E. Buchler, J. Appl. Phys. 24(1997) 483.
8. G. Sasikala, P.Thilakan, C.Subramanian, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 62(2000) 275.
9. M.A. Green et al., Prog. Photovolt.3, (1995) 229.
10. Schmid, D.,Rucckh,M.,Schock,H.W., Photovolt. Energy Conversion, 1(194) 198.
11. UWE RAU, Jpn. J. Appl. Phys.Suppl.39-1, 39(2000) 389
12. H. Ullal et al., Twenty-Fourth IEEE PVSC, 1(1194) 266.
13. S AN AI Kuhaimi, Vacuum, 51(1998) 349.
14. I.Clemminck, M.Burgelman, M.Casteleyn, B.Depuydt, Int. J. Solar Energy 12(1992) 67.
15. A.S.Baranski, W.R.Fawcett, A.C.McDonald, J. Electrochem.
Soc. 160(1984) 271.
16. B.K.Gupta, O.P.Agnihptri, Solid State Common. 23 (1977) 295.
17. T.L.Chu,S.S.Chu,N.Schultz,C.Wang, C.Q.Wu, J. Electrochem. Soc. 139(1992) 2443.
18. O.Zelaya-Angel, J.J.Alvarado-Gil, R.Lozada-Morales, H.
Varga, A.Ferreira da Silva, Appl.Phys.Lett. 64(1994) 291.
19. S.Kuranouchi, T.Nakazawa, A.Ashida, N.Yamamoto, Sol. Energy Sol. Cells 35(1994) 185.
20. H. Kawanami, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 66(2001) 479.
21. O. Igarashi, J. Crystal Growth, 143(1994) 213.
22. B. Schumann, A. Tempel and G. K?hn, Solar Cell, 16(1986) 43.
23. O. Igarashi, J. Crystal Growth, 130(1993) 343.
24. H. kukimoto, Jpn. J. Appl. Phys., 32 Suppl. 32-3(1993) 10.
25. C.J. Kiely, R.C. Pond, G. Kenshole and A. Rockeet, Philosophical Magazine A, 63(1991) 1249.
26. S. F. Fang, K. Adomi, S. Iyer, H. Zebel, H. Choi and N. Otsuka, J. Appl. Phys., 68(1990) R31
27. D.J. Chadi, Phys. Rev. Lett., 59(1989) 1691
28. P.R. Pukite and P.I. Cohen, Appl. Phys., 50(1987) 1739
29. P.R. Pukite and P.I. Cohen, J. Crystal Growth, 81(1987) 214
30. R. Fisher, W.T. Masselink, J. Klemi, T.C. Mcglinn, M.V. Klein, H. Morkoc, J.H. Mazur, J. Washborn, J. Appl. Phys., 58(1985) 374
31. N.G. Dhere, D.L. Waterhouse, K.B. Sundaram, O. Melendez, N.R. Parikh, J. Mater. Res. Sci. 6(1995) 52.
32. J.Y. Choi, K-J. Kim, J.-B. Yoo, D. Kim, Solar Energy 64(1998)41.
33. C. Guill'en, M.A. Martinez, J, Herrrrero, Thin Solid Films 335(1998) 37.
34. Takahiro Wada, Solar Energy Material and Solar Cells 49(1997) 249.
35. B. Schmann, C. Georgi, A. Tempel and G.Kuhn, Thin Solid Films, 52(1978) 45.
36. T. Naakada, M. Mizutani, Y. Hagiwara, A. Kunioka, Solar Energy Material and Solar Cells 67(2001) 255.
37. Leeor Kunioka, Uwe Rau, Jean-Francois Guillemoles, Dieter Braunger, Hans-Werner Schock, David Cahen, Thin Solid Films, 361-362(2000) 353.
38. Ji-Beom Yoo, Aianl. Fahrenbruch and Richard H. Bube, Solar Cells 31(1991) 171.
39. A. Nouhi, R. J. Stirn and A. Hermann, 19th IEEE PVSC, 1987,p.1461