電沉積銅鎵合金預(yù)置層及硒化的研究.pdf

1、Cu(In，Ga)Se2(CIGS)薄膜太陽(yáng)電池，具有吸收性好、轉(zhuǎn)換效率高以及抗衰退性能穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有前途的光伏器件之一。采用電沉積技術(shù)制備CIGS薄膜能夠降低成本，提高原料的利用率，更適合大面積工業(yè)化生產(chǎn)，擁有廣闊的發(fā)展前景。
　　 本論文首先研究了電化學(xué)共沉積Cu-Ga合金制備CIGS薄膜的工藝，其目的是制備出成分合適、均勻致密的預(yù)制層材料，以改善電沉積制備CIG預(yù)制層的結(jié)晶狀況，并制備出較高效率的CIGS薄膜

2、太陽(yáng)電池。本論文首先通過(guò)軟件模擬和實(shí)驗(yàn)操作分析了鍍液所需的絡(luò)合劑的性能，確定了用焦磷酸鉀作為電鍍Cu-Ga合金的絡(luò)合劑;然后分析了鍍液中主鹽濃度、pH值及電鍍工藝等條件對(duì)沉積薄膜成分和電流效率的影響，最終確定了焦磷酸鉀電鍍Cu-Ga溶液的成分及電鍍工藝，在Mo襯底上電沉積出了成分合適的Cu-Ga合金預(yù)制層;最后研究了電沉積Cu-Ga合金預(yù)制層制備的CIGS薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌，通過(guò)電沉積In金屬層制備出成分合適的Cu-Ga/In預(yù)制

3、層，并經(jīng)過(guò)合金化后硒化的方法制備出了成分合適、致密均勻的CIGS薄膜，并研究了合金化條件對(duì)薄膜質(zhì)量的影響。
　　 為了進(jìn)一步提高電沉積預(yù)制層制備的CIGS薄膜的結(jié)晶狀況，制備出晶粒尺寸大、表面致密均勻的CIGS薄膜，從而提高電池效率。本論文研究了分步法電沉積制備Sb摻雜的CIG預(yù)制層的硒化工藝。首先，研究了電沉積Sb的反應(yīng)原理，發(fā)現(xiàn)Sb在Cu上的電沉積反應(yīng)是分步進(jìn)行的，電沉積摻Sb對(duì)后續(xù)分步電沉積Ga金屬層有較大影響，電沉積Ga

4、的電流效率隨銻含量的增加而降低;其次，在高真空條件下硒化制備的Sb摻雜CIGS薄膜中，摩爾含量0.5％的Sb使CIGS薄膜晶粒尺寸明顯增大，并且CIGS(112)取向峰值提高，但兩相分離現(xiàn)象仍然存在;最后，在等離子體硒化法制備的Sb摻雜CIGS薄膜中，由于等離子體硒化更加充分，Sb摻雜的CIGS薄膜的晶粒尺寸隨著Sb含量的升高明顯增大，薄膜表面形貌得到改善，但是隨著Sb含量的升高，薄膜中CIGS(112)峰的兩相分離現(xiàn)象有更明顯的趨勢(shì)。

5、
　　 另外，本論文將電化學(xué)共沉積Cu-Ga合金制備的CIGS薄膜和分步法電沉積的Sb摻雜CIGS薄膜分別制備出了電池器件，并對(duì)電池性能就行了分析。一方面，發(fā)現(xiàn)合金化處理對(duì)共沉積Cu-Ga合金制備的CIGS電池有很大影響，不經(jīng)過(guò)合金化處理直接硒化制備的電池幾乎全部短路而無(wú)效率，共沉積的Cu-Ga合金經(jīng)250℃合金化硒化制備的CIGS電池效率為3.12％。另一方面，在高真空條下硒化制備的Sb摻雜的CIGS薄膜電池中，0.2％和1.