銅銦鎵硒薄膜太陽能電池關(guān)鍵材料研究.pdf

1、分類號：UDC：密級：學(xué)校代號：學(xué)號：廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文(工學(xué)碩士)1l8452l10902066銅銦鎵硒薄膜太陽能電池關(guān)鍵材料研究趙湘輝指導(dǎo)教師姓名、職稱：魏愛蠶數(shù)援學(xué)科(專業(yè))或領(lǐng)域名稱：邀魚王堂皇固體電王堂學(xué)生所屬學(xué)院：撾狴皇篚漚堂院論文答辯日期：2Q12生魚旦三目摘要摘要能源是自然界中可以為人類提供某種特定形式能量的物質(zhì)資源，是所有人類活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是整個(gè)人類社會發(fā)展的原動(dòng)力。隨著人類文明的進(jìn)一步發(fā)展，全球性的能源短缺正

2、日益嚴(yán)重地困擾著人類社會。尋求綠色替代能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，已成為世界各國共同面臨的課題。太陽能作為一種清潔、安全的可再生能源越來越受到人類的重視。在眾多的太陽能電池中，Cu(In，Ga)Se2(CIGS)薄膜太陽能電池由于具有光電轉(zhuǎn)化效率高、制造成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的薄膜太陽能電池之一。本文主要研究了制備CIS和CIGS吸收層的工藝技術(shù)以及化學(xué)浴沉積(CBDl法制備CdS緩沖層和新型綠色環(huán)保型ZnSe緩沖層的工

3、藝技術(shù)，為研制綠色、高效、低成本的CIGS薄膜太陽能電池打下基礎(chǔ)。論文主要分為三大部分，具體內(nèi)容如下：第一部分：首先采用磁控濺射技術(shù)制備Culn預(yù)制層，然后以固態(tài)硒粉為硒源，采用“三溫段分步硒化工藝”，對Culn預(yù)制層進(jìn)行硒化獲得CulnSe2薄膜。通過掃描電鏡(SEM)、特征X射線能譜儀EDS)、X射線衍射儀(XRD)對所制備CulnSe2薄膜的形貌、成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。重點(diǎn)研究了硒化工藝和預(yù)制層中Cu／In原子比對CulnSe2薄

4、膜形貌、成分和結(jié)構(gòu)的影響，研究分析了硒化過程中的相演變過程和演變規(guī)律。然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究Cu(In，Ga)Se2薄膜的制備技術(shù)。采用磁控濺射技術(shù)，通過交替濺射CuGa和CuIn合金靶制備具有CuGa／Culn／CuGa疊層結(jié)構(gòu)的CuInGa預(yù)制層，以固態(tài)硒粉為硒源進(jìn)行硒化，研制在厚度方向上具有適當(dāng)梯度帶隙的Cu(In，Ga)Se2薄膜。研究結(jié)果表明：隨著Culn預(yù)制層中In含量逐漸增加，硒化后CIS薄膜中Cu原子比例逐漸降低而In

5、原子比例逐漸升高，薄膜中Se／(CuIn)L15值也相應(yīng)增大；不同Cu／In原子比的Culn預(yù)制層經(jīng)硒化后均能生成具有黃銅礦結(jié)構(gòu)、(112)晶面擇優(yōu)取向的CulnSe2薄膜。450550℃硒化均能形成具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的CIGS薄膜，隨著硒化溫度的增大，晶粒的尺寸逐漸增大；550℃硒化后的CIGS薄膜中Cu：In：Ga：Se=115：O72：028：146，CIGS呈現(xiàn)P型傳導(dǎo)特性。第二部分：CdS緩沖層薄膜的研究。采用化學(xué)浴沉積法，以氯化