CuInGaSe-,2-太陽電池薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、CuInGaSe2太陽電池具有廉價、高效、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前具有良好發(fā)展前景的太陽電池之一。本文重點(diǎn)研究了CIGS薄膜的制備工藝、結(jié)構(gòu)、光學(xué)及電學(xué)性能,并對CuInGaSe2薄膜的制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化。用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、紫外-可見光分光計、四探針法對薄膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌、光學(xué)及電學(xué)性能進(jìn)行檢測。
　　 本文以高純的Cu、In、Ga、Se粉為源材料制備了CuInGaSe2薄膜。在原有的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上對CuInS

2、e2薄膜的制備工藝進(jìn)行了改進(jìn),采用三步共蒸法制備工藝,實(shí)驗(yàn)中首先確定了各源材料的沉積率,制定了四元素的蒸發(fā)工藝,及各源材料的加入比例。研究了基片溫度、組分含量、退火處理對薄膜表面形貌、結(jié)構(gòu)、光學(xué)及電學(xué)性能的影響,進(jìn)而獲得制備CuInGaSe2薄膜的最佳工藝。研究結(jié)果表明:三步法中第一步襯底溫度為400℃時,獲得了具有(In0.7Ga0.3)2Se3相結(jié)構(gòu)的預(yù)置層;第二、三步襯底溫度500℃時,薄膜獲得了單一黃銅礦結(jié)構(gòu)的Cu(In0.7G

3、a0.3)Se2相,薄膜在(112)晶面有高度的擇優(yōu)取向;不同基片溫度下的薄膜對可見光都具有較高的吸收指數(shù);隨著襯底溫度的升高,電阻率逐漸降低,基片溫度為500℃時,薄膜獲得了122.4Ω·cm的電阻率;摻雜Ga可提高禁帶寬度及薄膜性能,Ga/(In+Ga)=0.3左右時,CIGS薄膜的能隙在1.13～1.26ev之間;真空退火處理改善了CIGS薄膜的質(zhì)量,結(jié)晶度提高,缺陷減少,晶粒尺寸增大,基片溫度為500℃時薄膜的電阻率降為0.91