化學(xué)水浴法制備硫化鎘薄膜的研究.pdf

1、CIGS薄膜太陽(yáng)能電池因其轉(zhuǎn)換效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為最具有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N太陽(yáng)能電池。CdS薄膜作為CIGS薄膜太陽(yáng)電池的緩沖層，可以改善CIGS/CdS/ZnO之間的界面狀態(tài)，保護(hù)吸收層CIGS薄膜，對(duì)電池效率的提高起決定性的作用。CBD法可以在大面積的襯底上制備性能優(yōu)良的CdS薄膜，且制造成本低，但是，目前對(duì)其成膜機(jī)理還不清楚，薄膜生長(zhǎng)速率和前驅(qū)物利用率沒(méi)有得到重視，只有少數(shù)學(xué)者對(duì)其做了研究。
　　 本文采用CBD法，以醋

2、酸鎘、硫脲、氨水和醋酸銨為反應(yīng)物，在玻璃襯底上沉積CdS薄膜。通過(guò)分析CBD法制備CdS薄膜的成膜機(jī)理，可知其主要影響因素為醋酸鎘、硫脲、氨水和醋酸銨濃度，反應(yīng)溫度和攪拌強(qiáng)度。因此設(shè)計(jì)了五水平六因素的正交實(shí)驗(yàn)，利用極差分析法，首先，分析了各工藝參數(shù)對(duì)薄膜的生長(zhǎng)速率的影響規(guī)律及機(jī)理；其次，分析了各工藝參數(shù)對(duì)薄膜前驅(qū)物(醋酸鎘、硫脲)利用率的影響規(guī)律。最后綜合考慮薄膜質(zhì)量和前驅(qū)物利用率兩方面因素，確定最佳工藝參數(shù)，在此工藝下制備CdS薄膜，

3、分析沉積時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)薄膜表面形貌、晶體性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)的影響。通過(guò)對(duì)成膜機(jī)理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，得到以下結(jié)論：
　　 隨著溶液中游離Cd2+和S2-濃度的增大，生長(zhǎng)速率增大，薄膜的生長(zhǎng)方式由離子離子機(jī)制向簇簇機(jī)制轉(zhuǎn)變。各工藝參數(shù)對(duì)薄膜生長(zhǎng)速率的影響機(jī)理各不相同。各反應(yīng)物通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)改變了溶液中游離Cd2+和S2-濃度；溫度的升高不僅改變了溶液中游離Cd2+和S2-濃度，而且有利于Cd(NH3)4+、OH-、SC(NH2)2離子向襯

4、底擴(kuò)散和吸附；攪拌強(qiáng)度的增強(qiáng)則主要加快了OH-、SC(NH2)2傳質(zhì)速度和溶液中CdS沉積粒子的遷移，從而影響薄膜的生長(zhǎng)速率。
　　 各工藝參數(shù)對(duì)薄膜生長(zhǎng)速率和前驅(qū)物利用率的影響程度各不相同。溫度、醋酸銨、轉(zhuǎn)速、醋酸鎘、硫脲、氨水對(duì)薄膜生長(zhǎng)速率的影響程度依次降低；醋酸鎘利用率的影響順序從大到小依次為醋酸鎘、醋酸銨、溫度、轉(zhuǎn)速、硫脲、氨水；硫脲利用率主要受到硫脲濃度的影響，其余各因素的影響都較小。
　　 制備薄膜質(zhì)量好，前