電沉積銅鎵合金預置層及硒化的研究.pdf

1、Cu(In，Ga)Se2(CIGS)薄膜太陽電池，具有吸收性好、轉(zhuǎn)換效率高以及抗衰退性能穩(wěn)定等突出優(yōu)點，被認為是最有前途的光伏器件之一。采用電沉積技術制備CIGS薄膜能夠降低成本，提高原料的利用率，更適合大面積工業(yè)化生產(chǎn)，擁有廣闊的發(fā)展前景。
　　 本論文首先研究了電化學共沉積Cu-Ga合金制備CIGS薄膜的工藝，其目的是制備出成分合適、均勻致密的預制層材料，以改善電沉積制備CIG預制層的結晶狀況，并制備出較高效率的CIGS薄膜

2、太陽電池。本論文首先通過軟件模擬和實驗操作分析了鍍液所需的絡合劑的性能，確定了用焦磷酸鉀作為電鍍Cu-Ga合金的絡合劑;然后分析了鍍液中主鹽濃度、pH值及電鍍工藝等條件對沉積薄膜成分和電流效率的影響，最終確定了焦磷酸鉀電鍍Cu-Ga溶液的成分及電鍍工藝，在Mo襯底上電沉積出了成分合適的Cu-Ga合金預制層;最后研究了電沉積Cu-Ga合金預制層制備的CIGS薄膜的晶體結構和表面形貌，通過電沉積In金屬層制備出成分合適的Cu-Ga/In預制

3、層，并經(jīng)過合金化后硒化的方法制備出了成分合適、致密均勻的CIGS薄膜，并研究了合金化條件對薄膜質(zhì)量的影響。
　　 為了進一步提高電沉積預制層制備的CIGS薄膜的結晶狀況，制備出晶粒尺寸大、表面致密均勻的CIGS薄膜，從而提高電池效率。本論文研究了分步法電沉積制備Sb摻雜的CIG預制層的硒化工藝。首先，研究了電沉積Sb的反應原理，發(fā)現(xiàn)Sb在Cu上的電沉積反應是分步進行的，電沉積摻Sb對后續(xù)分步電沉積Ga金屬層有較大影響，電沉積Ga

4、的電流效率隨銻含量的增加而降低;其次，在高真空條件下硒化制備的Sb摻雜CIGS薄膜中，摩爾含量0.5％的Sb使CIGS薄膜晶粒尺寸明顯增大，并且CIGS(112)取向峰值提高，但兩相分離現(xiàn)象仍然存在;最后，在等離子體硒化法制備的Sb摻雜CIGS薄膜中，由于等離子體硒化更加充分，Sb摻雜的CIGS薄膜的晶粒尺寸隨著Sb含量的升高明顯增大，薄膜表面形貌得到改善，但是隨著Sb含量的升高，薄膜中CIGS(112)峰的兩相分離現(xiàn)象有更明顯的趨勢。

5、
　　 另外，本論文將電化學共沉積Cu-Ga合金制備的CIGS薄膜和分步法電沉積的Sb摻雜CIGS薄膜分別制備出了電池器件，并對電池性能就行了分析。一方面，發(fā)現(xiàn)合金化處理對共沉積Cu-Ga合金制備的CIGS電池有很大影響，不經(jīng)過合金化處理直接硒化制備的電池幾乎全部短路而無效率，共沉積的Cu-Ga合金經(jīng)250℃合金化硒化制備的CIGS電池效率為3.12％。另一方面，在高真空條下硒化制備的Sb摻雜的CIGS薄膜電池中，0.2％和1.