CuSbSe2薄膜及其太陽(yáng)電池器件研究.pdf

1、太陽(yáng)電池在能源領(lǐng)域日益受到重視。在多種多樣的太陽(yáng)電池器件類(lèi)型中,銅銦鎵硒(CIGS)太陽(yáng)電池目前是最有前途的一種薄膜電池,但是其中所涉及的In、Ga等都屬于稀有金屬,地球儲(chǔ)量有限,價(jià)格較高,因此限制了CIGS薄膜太陽(yáng)電池的生產(chǎn)和應(yīng)用。找到合適的材料替換CIGS或者其中的In、Ga金屬顯得迫切而有實(shí)際意義。
　　在諸多的備選材料中,CuSbSe2以其較低的原料成本,合適的帶隙(1.06eV左右)受到了一定的關(guān)注。但是目前對(duì)其薄膜制備

2、方法的研究相對(duì)較少,薄膜器件鮮有報(bào)道。在本文的研究中,開(kāi)展了高純?cè)虾铣?薄膜和器件制備及測(cè)試等工作,主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1.高純?cè)虾铣?br>　　研究了合成工藝對(duì)于CuSbSe2物相的影響,采用固相合成法和坩堝下降法成功制備了高純的CuSbSe2原料,并對(duì)其基本的結(jié)構(gòu)和熱學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征,得到其熔點(diǎn)為478℃。
　　2.薄膜制備和表征
　　研究了CuSbSe2薄膜的制備方法,并著重對(duì)蒸發(fā)法制備薄膜工藝過(guò)程中

3、的退火氣氛、襯底、退火時(shí)間、退火溫度的影響進(jìn)行了研究。
　　CuSbSe2薄膜對(duì)于退火過(guò)程中的氣氛較為敏感,一般應(yīng)在真空環(huán)境中退火;與CuSbSe2材料的熱線(xiàn)膨脹系數(shù)相似的襯底材料為鉬玻璃和藍(lán)寶石襯底;最佳退火溫度為420℃,最佳退火時(shí)間為60min,升降溫速率應(yīng)為1℃/min。
　　所得到的CuSbSe2薄膜的晶粒尺寸大約為0.6-1.0um,電阻率為160Ω*cm左右,載流子濃度為1.1×1016cm-3,載流子遷移率為

4、1.5cm2/(V*s),光吸收系數(shù)為7~9×104cm-1,帶隙為1.06eV。
　　3.器件制備和測(cè)試
　　采用CIGS薄膜太陽(yáng)電池的制備工藝進(jìn)行了CuSbSe2薄膜器件制備的嘗試。器件的轉(zhuǎn)換效率為0.72%,開(kāi)路電壓為204mV,短路電流密度為12.78mA/cm2,填充因子只有27.6%。器件的輸出性能還有很大的提升空間。對(duì)器件性能的影響因素進(jìn)行了討論,器件性能較差的原因主要是制備工藝不夠成熟,對(duì)于器件中吸收層以外的