化學(xué)浴沉積法制備銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層材料CdS.pdf

1、當(dāng)前，隨著化石能源的日益枯竭以及環(huán)境污染等問(wèn)題迫使人們尋求可替代的再生新能源。而且光伏產(chǎn)業(yè)正在成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。其中作為第三代的薄膜太陽(yáng)能電池銅銦鎵硒（CIGS）也在逐漸產(chǎn)業(yè)化。然而，在如何進(jìn)一步提高電池效率以及大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化確保重復(fù)性方面還存在很多障礙。銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池涉及很多層薄膜材料的制備，工藝復(fù)雜，每一層材料的制備都會(huì)對(duì)電池性能有影響。本論文就化學(xué)浴沉積法合成緩沖層材料CdS薄膜的工藝及其生長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行了一些研究。<

2、br>　　 化學(xué)浴沉積法制備CdS薄膜主要涉及到兩種機(jī)制：ion-by-ion和cluster-by-cluster；兩種機(jī)制生長(zhǎng)出來(lái)的薄膜具有不同的物理性質(zhì)。條件的改變（如溫度、濃度、pH值、沉積時(shí)間等）會(huì)對(duì)薄膜的生長(zhǎng)速率，表面形貌，晶體結(jié)構(gòu)，光學(xué)性質(zhì)等產(chǎn)生很大的影響。由于反應(yīng)物濃度和pH值的影響在文獻(xiàn)中已經(jīng)有很多報(bào)道，本文著重選取了沉積溫度和時(shí)間對(duì)薄膜性能的影響。
　　 在60oC、70oC、80oC、90oC條件下，沉積

3、不同時(shí)間得到CdS薄膜，對(duì)其進(jìn)行SEM、XRD以及OT表征，根據(jù)Urbach公式計(jì)算帶隙。隨著沉積溫度的增加，薄膜生長(zhǎng)速率加快直到達(dá)到飽和厚度，然后由于剝蝕，進(jìn)一步反應(yīng)薄膜厚度會(huì)降低。本文提出，不論溫度，薄膜的生長(zhǎng)一開(kāi)始由ion-by-ion機(jī)制占主導(dǎo)，隨著時(shí)間的進(jìn)行，cluster-by-cluster機(jī)制控制著反應(yīng)。并從表面形貌，晶體結(jié)構(gòu)，帶隙值變化等方面對(duì)這一生長(zhǎng)機(jī)制作出了合理的解釋。
　　 另外，盡管銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池在

4、未來(lái)幾年仍有很大發(fā)展?jié)摿Γ捎阢熢诘貧ぶ械姆植剂勘容^小，其最終勢(shì)必會(huì)受到限制。類似銅銦鎵硒（CuInxGa1-xSe2）薄膜的銅鋅錫硫薄膜（Cu2ZnSnS4）正在引起實(shí)驗(yàn)室的廣泛關(guān)注。它們具有相同的黃銅礦晶體結(jié)構(gòu)，類似的光電性質(zhì)。銅鋅錫硫薄膜的直接帶隙為1.4ev-1.5ev，其中的各種基本元素在地殼中分布廣泛且無(wú)毒。且目前采用共蒸發(fā)法，效率為6.77％的CZTS太陽(yáng)能電池已經(jīng)被制備出。因此，本論文在非真空法制備CZTS薄膜方面也做