CBD-ZnS緩沖層的制備及在CIGS電池中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，CIGS太陽電池以其轉(zhuǎn)換效率高、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為最有發(fā)展?jié)摿Φ奶栯姵刂弧IGS太陽電池多采用CBD-CdS作緩沖層，但Cd有毒，污染環(huán)境，且CdS帶隙窄(2.4eV)在短波處的光吸收損失大。因此，開發(fā)無鎘緩沖層材料成為CIGS太陽電池研究的熱點(diǎn)，其中ZnS具有無毒、廉價、帶隙寬(3.7eV)等優(yōu)點(diǎn)。所以，本文采用CBD-ZnS作為CIGS電池的無鎘緩沖層，對CBD-ZnS工藝、ZnS/CIGS界面特性以及電池進(jìn)行研

2、究，得到以下結(jié)論： 化學(xué)水浴法制備ZnS薄膜的工藝是在堿性溶液中進(jìn)行的，反應(yīng)溶液由ZnSO<,4>、NH<,4>OH和SC(NH<,2>)<,2>組成。溶液組分、水浴溫度、沉積時間等工藝條件對ZnS薄膜的附著力、透過率、結(jié)晶狀況以及表面形貌等都有影響。研究結(jié)果表明：三種反應(yīng)物中NH<,4>OH濃度的變化對薄膜質(zhì)量影響最大，SC(NH<,2>)<,2>濃度的變化對薄膜影響最小，ZnSO<,4>濃度增加時薄膜生長速率加快，溶液中形成

3、膠體顆粒的速率也加快，水浴溫度在80℃時得到的薄膜質(zhì)量最好。經(jīng)過工藝研究后得到制備 ZnS薄膜的最佳條件為：ZnSO<,4> 0.025M、 NH<,4>OH 2.9M、SC(NH<,2>)<,2>0.27M、80℃水浴溫度。在此條件下制備的ZnS薄膜基本呈非晶態(tài)、λ>500nm處的透過率都在80％以上。低溫下(<300℃)對薄膜進(jìn)行空氣退火，薄膜的結(jié)晶并未改善，400℃空氣退火后薄膜的組分發(fā)生變化，XRD測試有ZnO衍射峰出現(xiàn)。

4、 分析了ZnS/CIGS異質(zhì)結(jié)界面的特性，包括能帶圖、晶格失配、界面組分等。通過XPS測試ZnS/CIGS價帶能譜計算出ZnS與CIGS的導(dǎo)帶偏移量(CBO)為1.16eV,價帶偏移量(VBO)為1.35eV，畫出了ZnS/OVC/CIGS各層能帶之間的關(guān)系；對ZnS/CIGS進(jìn)行200℃空氣退火，促使Zn向CIGS內(nèi)部擴(kuò)散；PE處理過程中有Cd<'2+>擴(kuò)散進(jìn)CIGS吸收層，替代Cu<'+>的空位形成n摻雜，使CIGS導(dǎo)電性由強(qiáng)p型