電沉積法制備CuInS-,2-和CuInSe-,2-薄膜的研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)石化能源的日益減少，太陽能作為一種重要的可再生能源逐漸成為人們關注的熱點。光伏發(fā)電是太陽能利用研究領域中最重要的發(fā)展方向之一。過去的幾十年里，全球光伏產業(yè)發(fā)展迅速。目前占市場份額90％以上的是晶體硅太陽電池，由于其使用的原材料高純硅價格較高，生產過程中能耗高，電池生產成本難以降低，阻礙了它的進一步大范圍應用。近年來，薄膜太陽電池由于具有低成本、高性能等優(yōu)點而引起了人們的廣泛關注。CuInS2和CuInSe2(CIS)等I-III

2、-VI2族化合物薄膜電池具有高理論轉換效率、直接禁帶、高光吸收系數、禁帶寬度與太陽光譜相匹配和穩(wěn)定性好等優(yōu)點，因此成為很有發(fā)展前景的下一代太陽電池。普遍采用的真空法制備此類CIS薄膜雖然成膜質量較好，但設備和技術要求都很高，導致成本較高。采用非真空法如噴涂，顆粒涂覆，電沉積等制備CIS薄膜設備簡單，投資少，薄膜的生產成本低，而且容易大面積成膜，有望實現CIS薄膜太陽電池工業(yè)化大規(guī)模量產，具有很好的發(fā)展前景。
　　 采用電沉積法制

3、備CIS薄膜易于控制薄膜的厚度，可在大尺寸和形狀復雜的襯底上沉積薄膜，并且電沉積過程在室溫下進行，能量損耗低。一步電沉積法與兩步電沉積法相比，能同時將三種元素還原到襯底上，易于控制薄膜的成分，獲得缺陷較少的高質量CIS薄膜。本文利用一步電沉積法制備了CuInS2和CuInSe2薄膜，對制備的薄膜進行了分析和表征，并初步制備了CuInS2薄膜太陽電池原型器件。本論文取得的主要成果如下：
　　 1.利用一步電沉積法制備出具有不同Cu

4、/In比的均勻致密的CuInS2薄膜，薄膜的厚度約為1～2μm，薄膜為黃銅礦結構，禁帶寬度約為1.47 eV，呈p型。研究了沉積電位、襯底、Cu/In比、pH值、檸檬酸鈉用量和原材料等對先驅體薄膜的影響以及后續(xù)熱處理條件對CuInS2薄膜的影響。
　　 2.在一步電沉積法制備CuInS2薄膜的基礎上初步制備出結構為Mo/CuInS2/CdS/ZnO/ITO/C的薄膜太陽電池原型器件。電池的平均開路電壓為350mV，平均短路電流為