Rev. Phys. Appl. (Paris) 14, 237-243 (1979)
DOI: 10.1051/rphysap:01979001401023700

Photopiles solaires au Cu2S-CdS « spray »

S. Martinuzzi, J. Oualid, F. Cabane-Brouty, A. Mostavan et J. Gervais

Laboratoires de Photoélectricité et de Métallurgie, Faculté des Sciences et Techniques de Marseille Saint-Jérôme, Université d'Aix-Marseille , 13397 Marseille, France

Abstract
We have investigated some properties of CdS sprayed layers in order to determine the best preparation conditions for the realization of Cu 2S-CdS window effect photocells. The layers are made by means of single pulverisations of acqueous solutions containing cadmium chloride and thiourea, on heated glass substrates. The ratio S/Cd may vary from 1 to 3. The sprayed layers deposited on substrates heated at 380 °C, starting from solutions which the ratio S/Cd = 1, are suitable for the cells preparation. Indeed, the cristallites sizes attain 0.5 μm, the orientation (00.2) is striking as for the evaporated layers, and the layers are transparent (λ > 520 nm). However the electrical properties (resistivity, mobility, electronic density) are strongly dominated by the adsorption of oxygen which occurs at room temperature. A complet desorption is obtained by a short heating at 280 °C in vacuum or at 200 °C in an hydrogen flow. After the oxygen desorption the layers resistivity falls to few mΩ.cm. This low value is related with residual chlorine. Backwall cells were made with sprayed layers deposited on SnO2 covered glass substrates. The conversion efficiency attains 4 to 5 % in spite of a very thin space charge region resulting of the overdoping of the CdS layer.

Résumé
Nous avons étudié les couches de CdS spray afin de déterminer leurs meilleures conditions de préparation pour la réalisation de photopiles au Cu2S-CdS éclairées à travers le CdS. Les couches sont obtenues par pulvérisation continue de solutions acqueuses de chlorure de cadmium et de thiourée, sur des substrats en verre chauffés. Le rapport S/Cd dans les solutions utilisées peut varier de 1 à 3. La pulvérisation de solutions dont le rapport S/Cd = 1, sur des substrats chauffés à 380°C conduit à des couches de CdS dont les propriétés physiques sont voisines de celles des couches évaporées, et conviennent à la préparation de photopiles. En effet, le diamètre des cristallites atteint 0,5 μm, l'orientation (00.2) est prépondérante et les couches sont transparentes (λ > 520 nm). Cependant, les propriétés électriques (résistivités, mobilités électroniques, densités électroniques) sont fortement influencées par l'adsorption ou la désorption d'oxygène, qui se produit même à la température ambiante. Une désorption complète est obtenue par un bref échauffement à 280°C sous vide ou à 200°C dans un flux d'hydrogène. Après désorption de l'oxygène, la résistivité des couches chute à quelques mΩ.cm. Cette faible valeur résulte certainement d'un surdopage par du chlore résiduel. Les rendements des photopiles réalisées avec ces couches atteignent 4 à 5 %, malgré la mauvaise qualité des jonctions due à une région de charge d'espace trop étroite.

PACS
7240 - Photoconduction and photovoltaic effects: photodielectric effects.
7340L - Electrical properties of semiconductor to semiconductor contacts, p n junctions, and heterojunctions.
8630J - Photoelectric conversion: solar cells and arrays.
2520D - II VI and III V semiconductors.
8420 - Solar cells and arrays.

Key words
cadmium compounds -- copper compounds -- II VI semiconductors -- semiconductor thin films -- solar cell arrays -- solar cells -- CdS sprayed layers -- preparation conditions -- Cu sub 2 S CdS window effect photocells -- adsorption -- desorption -- conversion efficiency