基于硝酸鹽為前驅體的溶膠凝膠法制備CuInSe2薄膜.pdf

1、銅銦硒(CuInSe2)化合物半導體材料由于具有吸收系數高、成本低和穩(wěn)定性好等特性，成為薄膜太陽能電池研究的熱點。目前，采用共蒸發(fā)法制備的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的光電轉換效率達到了19.9％。本論文主要從低成本和環(huán)境友好的角度出發(fā)，研究電池中CuInSe2光吸收層和ZnO窗口層等薄膜材料的非真空制備工藝，以期為CuInSe2薄膜太陽能電池的商業(yè)化應用做出貢獻。論文主要分為兩個部分，具體內容如下：
　　 第一部分主要包括采用低成本

2、的無機硝酸鹽為前驅體，通過溶膠凝膠法制備高質量黃銅礦結構的CuInSe2薄膜。首先將制備得到的溶膠通過旋涂甩膠的方法成膜后，再先后置于氫氣中還原和在固態(tài)硒源中進行硒化，即可得到所需薄膜。通過XRD、XRF、SEM和Raman散射等手段對材料的結構和形貌進行表征。結果表明：采用這種簡單的方法所制備的薄膜具備平整度好、結晶度高和致密性好等優(yōu)點，Raman散射還表明薄膜表面不存在Cu2-xSe等雜相，上述這些優(yōu)點非常有利于后續(xù)高質量薄膜太陽能

3、電池的制作。另外，討論了CIS薄膜中分層現象的產生以及形成機理。所制備的CIS薄膜出現了分層現象：上層為CIS，而下層為由殘留碳和CIS小晶粒組成。產生這種現象的原因是由于反應試劑三乙醇胺的難揮發(fā)性從而殘留于薄膜底部，并經過高溫最終分解為碳。殘余碳不但會導致薄膜出現分層，而且能夠限制晶粒長大。經過高溫氧化后可除去三乙醇胺，消除分層現象，但同時會極大破壞薄膜的平整度和致密性，對薄膜的性能和后續(xù)的電池制作帶來嚴重影響。
　　 第二部

4、分為非真空法制備具有增透作用的納米結構ZnO薄膜。首先采用溶膠凝膠法制備出一層仔晶層，然后置于溶液進行沉積生長。通過改變條件，可以對產物形貌進行控制。如當溶液中不添加DAP和添加DAP時，可分別得到具有棒狀和尖錐狀的納米ZnO薄膜；而當溶液中含DAP時，通過改變溫度，可對薄膜的致密性及納米ZnO的尖錐性進行控制。同時，根據實驗中觀察的現象，對尖錐狀納米ZnO的生長機理進行了簡單解釋。另外，通過比較不同生長時間的尖錐狀ZnO薄膜和襯底對光