銅基薄膜太陽電池吸收層制備及性能研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，全球性能源危機以及日益突出的環(huán)境問題使人們更加重視新型環(huán)保能源材料的研究和開發(fā)。太陽能作為一種清潔、高效的能源，具有照射普遍，環(huán)境友好，儲量巨大，使用長久的特點，成為未來能源的最佳選擇。在太陽能的有效利用中，由CuInS2或Cu2ZnSnS4材料制備的太陽能電池以其轉(zhuǎn)換效率高、成本低、性能穩(wěn)定并且具有抗干擾、耐輻射能力強而受到各國光伏研究人員的廣泛關(guān)注。CuInS2及Cu2ZnSnS4太陽能電池的吸收層決定著電池

2、的性能，因此，研究兩種材料的吸收層有著至關(guān)重要的意義。
　　本論文分為兩部分，主要內(nèi)容和實驗結(jié)果介紹如下:
　　在第三章中，利用磁控濺射疊層工藝濺射制備了Cu-In合金薄膜，后經(jīng)硫硒化退火得到了CuIn(S，Se)2薄膜。實驗中探討了一系列反應及硫硒化條件對CuIn(S，Se)2薄膜特性的影響，結(jié)果表明薄膜的性能強烈的依賴于退火條件。薄膜在400℃時，熱處理20分鐘開始形成黃銅礦結(jié)構(gòu)的CuIn(S，Se)2相，隨著溫度的升高

3、，薄膜的衍射峰紅移。薄膜成分分別為Cu0.83In1.17S1.67Se0.3，Cu0.86In1.13S1.61Se0.4Cu0.82In1.15S1.54Se0.49，表明薄膜為貧銅、富銦結(jié)構(gòu)。同時，隨著退火溫度從400℃升高到500℃，薄膜的光學帶隙不斷減小，由1.44ev減小到1.32ev，薄膜在可見光范圍內(nèi)的吸收系數(shù)超過105cm-1。此外，所有的薄膜導電類型均為p型，薄膜電阻率在10-2-10-3Ω·cm，且500℃條件下薄

4、膜具有最高的載流子遷移率，達到1.701cm2/V·S。
　　在第四章中，采用液相法合成Cu2ZnSnS4納米顆粒，后經(jīng)涂覆和硫硒化工藝制備了Cu2ZnSn(S，Se)4薄膜。實驗中研究了反應條件、涂覆及硫硒化工藝條件對Cu2ZnSnS4納米顆粒及Cu2ZnSn(S，Se)4薄膜性能的影響，結(jié)果表明450℃熱處理條件下，薄膜形成單一相結(jié)構(gòu)的CZTSSe薄膜，且薄膜呈現(xiàn)富銅、貧鋅的結(jié)構(gòu)特征。薄膜的電學性能表明，薄膜的導電類型為p型，