聚酰亞胺襯底CIGS薄膜電池與Na摻雜研究.pdf

1、多晶銅銦鎵硒(Cu(In，Ga)Se2，CIGS)薄膜太陽電池以其高轉(zhuǎn)換效率、低成本以及高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，成為薄膜太陽電池發(fā)展的一個(gè)重要的方向，隨著對(duì)太陽電池應(yīng)用的推廣，特別是太陽電池的高質(zhì)功比以及可折疊型需求的出現(xiàn)，柔性襯底的CIGS薄膜太陽電池得到迅速發(fā)展。目前較為主流的CIGS薄膜電池的柔性襯底有聚合物襯底和金屬箔襯底，其中，以聚酰亞胺(Polyimide，PI)為代表的聚合物襯底上制備的CIGS太陽電池近日發(fā)展較為迅速，目前，瑞士

2、聯(lián)邦材料測(cè)試與開發(fā)研究所(Swiss Federal Laboratories for Materials Science andTechnology Empa)在PI上制備的小面積CIGS薄膜電池的效率達(dá)到了18.7％，刷新了柔性襯底CIGS薄膜太陽電池的世界記錄。
　　 本文針對(duì)PI襯底上制備CIGS薄膜電池存在的問題，主要研究了低襯底溫度沉積CIGS薄膜、Na摻雜以及PI襯底上的背電極Mo薄膜問題。PI襯底與傳統(tǒng)的鈉鈣玻璃

3、(Soda Lime Glass，SLG)相比，最大的特點(diǎn)就是襯底缺少Na元素，而相關(guān)研究表明，CIGS中摻入微量的Na元素，會(huì)對(duì)CIGS薄膜的特性起到很好的改善作用，因此，在PI襯底上制備CIGS薄膜太陽電池，需要人工摻入Na元素。研究表明，Na在CIGS中的作用與摻Na工藝密切相關(guān)。在本論文中，通過改變摻Na工藝研究了Na在CIGS薄膜中的作用。通過三步法共蒸發(fā)工藝制備CIGS薄膜過程中，采用共蒸NaF工藝，研究Na在CIGS生長過

4、程中產(chǎn)生的作用，發(fā)現(xiàn)在CIGS成膜的中前期，Na對(duì)晶粒生長影響較大，主要表現(xiàn)為阻礙元素之間的互擴(kuò)散、降低薄膜的結(jié)晶質(zhì)量等，而在CIGS生長的中后期，Na的作用僅僅表現(xiàn)在改善薄膜的電學(xué)特性上，對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)及形貌特性等影響不明顯，Na的這種作用可以描述為：Na存在于CIGS薄膜表面及晶界處，增加了晶界處的勢(shì)壘。采用后摻Na工藝實(shí)現(xiàn)了既能改善CIGS薄膜的電學(xué)特性又不影響CIGS薄膜的生長過程。結(jié)果表明：后摻Na對(duì)薄膜特性的改善機(jī)制與Na存在于