The use of ion implantation in the fabrication of Cu2S-CdS thin film solar cells

The electrical characteristics of polycrystalline Cu2S-CdS solar cells are shown to be improved by using ion-implantation to dope a thin layer of the CdS film with Cu prior to forming the Cu2S-CdS junction. The undesirable lattice damage which accompanies implantation is removed by annealing (for ≈ 1/2 h at 300 °C) and the introduction of Cu-related acceptor centres to compensate the shallow donors in the surface region of the CdS layer is shown to be successfully accomplished; in addition, the presence of the Cu-doped layer is found to have a beneficial effect on the stoichiometry of the subsequently formed Cu2S layer. Ion doses of 1014 to 1016 cm−2 and ion energies in the range 50 to 250 keV are investigated. The best results are achieved with 5 × 1014 ions cm−2 at 50 keV but these are not considered to be optimum parameters. Es wird gezeigt, das sich die elektrischen Kenndaten von polykristallinen Cu2S-CdS-Solarzellen durch lonen-Implantation verbessern lassen, indem eine dunne Schicht des CdS-Films mit Cu vor der Bildung des Cu2S-CdS-Ubergangs dotiert wird. Das unerwunschte Gitterdamage, das von der Implantation herruhrt, wird durch Tempern (≈ 1/2 h bei 300 °C) beseitigt und die Einfahrung von Cu-verknupften Akzeptorzentren zur Kompensation der flachen Donatoren im Oberflachen-bereich der CdS-Schicht erfolgreich durchgefuhrt. Zusatzlich wird gefunden, das die Anwesenheit der Cu-dotierten Schicht einen gunstigen Einflus auf die Stochiometrie der anschliesend gebildeten Cu2S-Schicht ausubt. Es werden lonendosen von 1014 bis 1016 cm−2 und lonenenergien im Bereich von 50 bis 250 keV untersucht. Die besten Ergebnisse werden mit 5 × 1014 lonen cm−2 bei 50 keV erzielt, obwohl nicht angenommen wird, das dies die optimalen arameter sind.