電沉積預(yù)制膜后硒化法制備CIS薄膜及性能表征.pdf

1、隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題的日益突出,安全、清潔、無污染、可再生的新能源的開發(fā)和利用越來越重要和緊迫。太陽能以其隨處可得、取之不盡、用之不竭等優(yōu)勢成為新能源的首選,在有效利用太陽能的各項(xiàng)技術(shù)中,光伏發(fā)電最具研發(fā)潛力,也發(fā)展得最快。其中銅銦硒(CIS)太陽能電池具有光吸收系數(shù)高、轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性能強(qiáng)和使用壽命長等特點(diǎn),被認(rèn)為是最有商業(yè)化推廣潛力的光伏器件之一。CIS太陽能電池的核心部分是CIS光吸收層薄膜,它的制備方法多種多樣,從降低

2、薄膜制備成本、提高薄膜質(zhì)量以及易于實(shí)現(xiàn)薄膜工業(yè)化生產(chǎn)等多方面綜合考慮,本論文采用電沉積預(yù)制膜后硒化法制備CIS薄膜。因此本文的重點(diǎn)是研究電沉積制備Cu/In多層膜和連續(xù)固態(tài)源硒化處理,主要內(nèi)容如下:
　　第一,電沉積Cu/In多層膜。探討了制備過程中遇到的各種困難,提出了相應(yīng)的解決方案,最終成功制備了Cu/In多層膜,并具體研究了電流密度和電鍍時(shí)間對(duì)薄膜制備的影響。采用SEM、EDS等測試方法來表征薄膜的形貌和成分,最終確定了具有

3、較為理想計(jì)量比的Cu/In多層膜的制備工藝。
　　第二,對(duì)電沉積制得的Cu/In多層膜進(jìn)行了不同時(shí)間的合金化熱處理,結(jié)果表明,Cu/In多層膜所需熱處理時(shí)間較短。同時(shí)電沉積制備了Cu/In雙層膜,通過對(duì)比研究Cu/In多層膜與Cu/In雙層膜熱處理前后的微觀結(jié)構(gòu),證實(shí)了Cu/In多層膜不僅能縮短合金化熱處理的時(shí)間,節(jié)約能耗,也能減少低熔點(diǎn)In元素在熱處理時(shí)的揮發(fā)損失,使Cu-In合金膜表面更光滑、致密、均勻,更符合高質(zhì)量Cu-In

4、預(yù)制膜的要求。
　　第三,為實(shí)現(xiàn)連續(xù)固態(tài)源硒化處理,本論文改進(jìn)設(shè)計(jì)了一種連續(xù)高活性硒/硫蒸氣產(chǎn)生裝置,它能實(shí)現(xiàn)高活性Se/S蒸氣的連續(xù)供應(yīng),可以優(yōu)化實(shí)現(xiàn)低能耗、高效率、高品質(zhì)的硒/硫化生產(chǎn)。采用改進(jìn)設(shè)計(jì)后的連續(xù)高活性硒/硫蒸氣產(chǎn)生裝置進(jìn)行硫化實(shí)驗(yàn),以固態(tài)硫粉為硫源,在高純惰性氣體下對(duì)Cu-In預(yù)制膜進(jìn)行高溫快速硫化處理,得到表面致密、晶粒尺寸約為2μm、具有(112)面擇優(yōu)取向且符合理想元素計(jì)量比Cu:In:S=1:1:2的CuI