CIGS太陽電池材料電沉積法制備過程研究.pdf

1、利用太陽能電池直接將太陽能轉換成電能是解決能源枯竭和地球環(huán)境污染等問題的一個最好、最直接、最有效的方法之一。由CuIn<,x>Ga<,1-x>Se<,2>(CIGS)作為吸收層的太陽能電池具有轉換效率高、性能穩(wěn)定、可薄膜化、低成本的優(yōu)點而成為第三代太陽能電池中最有希望實現(xiàn)商業(yè)化生產的太陽能電池。要實現(xiàn)CIGS太陽能電池的商業(yè)化生產關鍵是如何低成本制備大面積、高質量的太陽能電池關鍵組成部分CIGS吸收層。電沉積方法制備的CIS和CIGS薄

2、膜可實現(xiàn)大面積制備，價格低，制備效率高，制備系統(tǒng)穩(wěn)定性好等特點，因而得到了廣泛研究，具有相當廣泛的應用發(fā)展前景。 本文以氯化銅，三氯化銦，三氯化鎵(或硝酸鎵)、亞硒酸的水溶液和有機溶液為電沉積液，在Mo或不銹鋼薄片上采用二電極恒電壓電沉積方法制備太陽能電池薄膜材料CIS(CulnSe<,2>)和CIGS薄膜。在水溶液中制備較為簡單的三元CIS薄膜，為制備更為復雜的四元CIGS進行探索。研究了沉積電壓，離子的濃度配比和絡合劑檸檬酸

3、鈉的添加量對薄膜制備的影響，并根據(jù)其影響規(guī)律，調整沉積參數(shù)制備出符合要求的CIS薄膜。根據(jù)在水溶液中制備CIS薄膜的研究基礎，對在水溶液中制備CIGS薄膜進行了研究，發(fā)現(xiàn)沉積參數(shù)對制備CIGS的影響與制備CIS時具有相同的規(guī)律。為簡化制備工藝，對在有機溶劑(二甲基亞砜或乙醇)中制備CIGS薄膜進行了研究。在乙醇中制備時，電沉積液中In<'3+>的濃度不宜太高，否則易產生雜相In<,2>O<,3>；而Ca<'3+>濃度的提高有利于薄膜形成

4、黃銅礦結構；而Se<'4+>濃度的增加對CIGS晶體生長的沒用促進作用，而且會阻礙對In<'3+>和Ga<'3+>的沉積；沉積液中離子濃度提高那么相應的在薄膜中的含量也增加。通過X射線衍射儀(xRD)、掃描電鏡(SEM)、掃描電鏡自帶能譜儀((EDAX)對制備的薄膜的各種性能進行表征。結果表明利用電沉積方法成功地在水溶液中制備出了接近化學計量比的黃銅礦晶體結構的CIS薄膜。黃銅礦結構的CIGS薄膜也成功在水溶液中和乙醇中制備出來，在乙醇