CuInSe2-Cu(In,Ga)Se2薄膜的電沉積制備及其性能.pdf

1、太陽(yáng)能是一種清潔、環(huán)保的可再生能源，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能將使人類徹底解決能源問(wèn)題。CIS系太陽(yáng)能電池具有光電轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此CIS系薄膜太陽(yáng)能電池是最具大規(guī)模應(yīng)用前景的太陽(yáng)能電池之一。但三十多年來(lái)的研究并沒(méi)有帶來(lái)CIS系太陽(yáng)能電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。其主要原因在于，電池吸收層的制備技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備昂貴，使得CIS 太陽(yáng)能電池成本居高不下。在諸多電池吸收層制備技術(shù)中，電沉積方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資小、成本低、易于大面積制備等優(yōu)點(diǎn)

2、，是一種有望實(shí)現(xiàn)CIS系太陽(yáng)能電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的方法。基于電沉積制備CIS系薄膜的優(yōu)點(diǎn)及存在的問(wèn)題，我們開(kāi)展了以下兩部分工作。
　　 1.電沉積CuInSe2薄膜的組份、結(jié)構(gòu)及光電性能的研究
　　 利用恒電位電沉積法在ITO 玻璃上沉積制備了CuInSe2薄膜，分析了沉積電位、離子濃度、pH值三個(gè)參數(shù)對(duì)薄膜的成份、形貌、結(jié)構(gòu)及光電性能的影響。對(duì)富銅富銦的沉積條件及相應(yīng)薄膜的光電性能進(jìn)行詳細(xì)的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，富銦薄膜具有

3、很強(qiáng)的光電響應(yīng)；富銅薄膜中，由于Cu-Se 相的存在，在其中形成了新的界面，電子-空穴對(duì)在界面處因捕獲而發(fā)生復(fù)合，從而導(dǎo)致其光電響應(yīng)的強(qiáng)烈降低。
　　 2.電沉積制備CIGS薄膜及性能研究
　　 采用恒電位電沉積法，以乙醇做溶劑，在ITO 玻璃上制備了銅銦鎵硒(CIGS)薄膜。
　　 采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)和紫外－可見(jiàn)－近紅外分光光度計(jì)(UV-VIS-NIR)

4、分別對(duì)薄膜的形貌、成份、晶格結(jié)構(gòu)和吸收特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，pH值在2.0 左右時(shí)，制備的CIGS薄膜較符合標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)計(jì)量比。在沉積電位-1.6 V(vs SCE)時(shí)，制備的CIGS薄膜在450 ℃退火后能夠形成黃銅礦結(jié)構(gòu)化合物CuIn0.7Ga0.3Se2；當(dāng)退火溫度高于450 ℃時(shí)，薄膜出現(xiàn)顆粒不連續(xù)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，以乙醇為溶劑可以有效避免以水做溶劑所發(fā)生的過(guò)電位電沉積的析氫現(xiàn)象，從而大大減小了沉積電位的限制，有效地?cái)U(kuò)展了電