電沉積大面積銅銦鎵硒薄膜的研究.pdf

1、銅銦鎵硒(Cuq(In,Ga)Se2,CIGS)半導(dǎo)體薄膜材料因其吸收性好、轉(zhuǎn)換效率高而成為光伏領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。采用電沉積的方法制備CIGS薄膜太陽(yáng)電池設(shè)備投資少,成本低,原材料利用率高,可實(shí)現(xiàn)大面積制備,更適合工業(yè)化生產(chǎn),越來(lái)越受到光伏界的廣泛關(guān)注。
　　 本論文主要利用電沉積的方法來(lái)進(jìn)行大面積CIGS薄膜的制備,其目的是通過(guò)對(duì)大面積均勻性及其熱處理工藝的研究制備出成份合適、厚度均勻、表面質(zhì)量較好的大面積CIGS薄膜預(yù)置層,并

2、能夠應(yīng)用到光伏器件上。
　　 在電沉積大面積CIGS薄膜的均勻性方面,主要研究了一步電沉積和分步電沉積的均勻性。在進(jìn)行一步電沉積時(shí)發(fā)現(xiàn),CIGS薄膜成份的均勻性較好,而厚度的均勻性與電極的放置方式密切相關(guān)。當(dāng)電極垂直放置時(shí),由于濃差極化,沉積所得的薄膜厚度的均勻性較差。電極水平放置且工作電極在下時(shí),薄膜厚度的均勻性較好,且得到了厚度均勻性小于3％的CIGS薄膜。而工作電極在上時(shí),由于析氣效應(yīng),所得的薄膜不但厚度較薄,而且分布不均

3、勻。而與一步電沉積相比,分步電沉積雖然沉積的速率較快,但成份的均勻性稍差。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),幾何因素和電化學(xué)因素是影響分步電沉積大面積CIGS薄膜均勻性的主要因素。利用所設(shè)計(jì)和加工的實(shí)驗(yàn)裝置,分步電沉積得到了厚度均勻性小于4％的CI和CIG金屬預(yù)置層薄膜。
　　 在電沉積CIGS薄膜的熱處理方面,主要研究了一步電沉積的PVD熱處理和分步電沉積的硒化熱處理。在PVD熱處理方面主要研究了Se源溫度和襯底溫度對(duì)CIGS薄膜的影響。研究發(fā)現(xiàn),P

4、VD熱處理的最佳的Se源溫度和襯底溫度分別在230℃和560℃左右；而不同的前硒化和后硒化工藝也會(huì)對(duì)薄膜的結(jié)晶狀況產(chǎn)生影響。經(jīng)過(guò)PVD熱處理后,大面積CIGS薄膜成份和厚度的均勻性良好,且結(jié)晶狀況有了很大的改善,在10×10cm2上所制備的小面積太陽(yáng)電池的平均效率為4.76％；而對(duì)分步電沉積所得的CI和CIG薄膜進(jìn)行硒化熱處理后,提高了其結(jié)晶性能,但由于襯底受熱的不均勻,所得到CIS和CIGS薄膜成份的均勻性較差,在10×10cm2上所