恒低溫襯底順序沉積CIGS薄膜材料及器件研究.pdf

1、銅銦鎵硒(CIGS)化合物薄膜太陽電池是第二代太陽電池的典型代表，其特點(diǎn)是弱光性好、穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)、基本無光衰減、光吸收系數(shù)高、轉(zhuǎn)換效率高。目前，實(shí)驗(yàn)室中的小面積CIGS薄膜電池效率高達(dá)20.8％，是眾多薄膜太陽電池中的佼佼者，世界上已經(jīng)呈現(xiàn)諸多CIGS組件制造商，其商業(yè)前景備受矚目。然而，三步共蒸發(fā)法作為實(shí)驗(yàn)室制備CIGS吸收層的首選工藝，在生產(chǎn)過程中難以實(shí)現(xiàn)，面臨產(chǎn)業(yè)化改進(jìn)。
　　順序蒸發(fā)法正是三步共蒸發(fā)法面向產(chǎn)業(yè)化的

2、改進(jìn)。主要改進(jìn)如下:首先，把薄膜襯底溫度由兩個(gè)溫度區(qū)間改為恒襯底溫度沉積，縮短了升降溫時(shí)間;其次，固定線性蒸發(fā)源和移動(dòng)襯底，使薄膜按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的生長(zhǎng)過程來沉積，提高了生產(chǎn)工作效率。本文的主要工作就是研究在450℃的恒低溫襯底下設(shè)計(jì)CIGS薄膜的蒸發(fā)順序，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量CIGS薄膜的沉積。
　　通過研究發(fā)現(xiàn):Cu順序蒸發(fā)的初始階段要與In、Ga存在共蒸發(fā)過程，這樣對(duì)CIGS薄膜的晶粒生長(zhǎng)、元素?cái)U(kuò)散有很大的幫助，最終可以提高器件的填充因

3、子和轉(zhuǎn)換效率。值得注意的是，Cu、In、Ga共蒸發(fā)時(shí)間不宜過長(zhǎng)或過短，三者共蒸交疊時(shí)間應(yīng)該控制在Cu總共蒸發(fā)時(shí)間的15％～20％。另外，在Cu停止蒸發(fā)前，一定要使得薄膜呈現(xiàn)富Cu狀態(tài)下的CIGS，再補(bǔ)充蒸發(fā)In、Ga，最終形成貧Cu的CIGS薄膜，這樣可以形成V型帶隙梯度，提升器件的開路電壓。
　　制備預(yù)制層薄膜為(In，Ga)2Se3采用的蒸發(fā)順序應(yīng)該是:先蒸發(fā)In、Se，再In、Ga、Se共蒸發(fā)，最后蒸發(fā)Ga、Se。采用先蒸發(fā)