合金靶材濺射法制備Cu(In,Ga)Se2薄膜與其性能研究.pdf

1、銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池被公認(rèn)為最具潛力的下一代太陽能電池，據(jù)最新報(bào)道，實(shí)驗(yàn)室小面積CIGS薄膜太陽能電池單元光電轉(zhuǎn)化效率已突破20％，其電池組件效率高達(dá)16％。CIGS薄膜太陽能電池有長的壽命、穩(wěn)定的性能、低廉的生產(chǎn)成本、強(qiáng)的抗輻射性、優(yōu)良的弱光響應(yīng)特性和高的光電轉(zhuǎn)化效率等優(yōu)點(diǎn)，然而，由于其相對(duì)復(fù)雜的制備工藝和器件結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)正面臨嚴(yán)峻的技術(shù)瓶頸。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2010年世界光伏發(fā)電總裝機(jī)量達(dá)25吉瓦(GW)左右，但C

2、IGS薄膜太陽能電池市場(chǎng)占有率不到5％。所以，進(jìn)一步研究和開發(fā)新的低成本的且容易大面積生產(chǎn)的CIGS薄膜太陽能電池制備技術(shù)工藝有重大意義。
　　 本文采用磁控濺射鍍膜技術(shù)制備光吸收層CIGS薄膜材料，以四元合金CIGS為靶材，系統(tǒng)研究濺射功率、壓強(qiáng)、靶材成分和后退火工藝對(duì)CIGS薄膜光電性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在濺射功率為130W、工作氣壓為1.3Pa時(shí)，可以制備出具有(112)擇優(yōu)生長相、表面平整、光電性能優(yōu)良的CIGS薄膜。后

3、續(xù)退火能使CIGS重結(jié)晶并充分補(bǔ)償濺射過程中流失的Se元素，使CIGS薄膜具有更好的結(jié)晶度、化學(xué)元素比例和光電特性。此外，文章系統(tǒng)研究緩沖層硫化鎘(CdS)薄膜材料的化學(xué)水浴法(CBD)制備工藝。通過調(diào)節(jié)氨水濃度和其他反應(yīng)條件可制備出適合于太陽能電池應(yīng)用的緩沖層CdS薄膜材料。為了進(jìn)一步研究CIGS薄膜的性質(zhì)，制備結(jié)構(gòu)為典型的玻璃(基板)/Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/Al-ZnO/Ag CIGS薄膜太陽能電池器件。在室溫25℃、