三源共蒸法制備CuInSe-,2-太陽(yáng)能電池薄膜及其性能研究.pdf

1、CuInSe<,2>(簡(jiǎn)稱CIS)是一種直接帶隙材料，光吸收系數(shù)高達(dá)10<'5>數(shù)量級(jí)，禁帶寬度約為1.04eV，這樣的禁帶寬度與太陽(yáng)光匹配，光電轉(zhuǎn)換效率高，成為最具有前途的太陽(yáng)能電池材料之一，CIS薄膜太陽(yáng)能電池成為當(dāng)今光電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文用磁控濺射法在醫(yī)用載波片上成功制備了Mo薄膜，并研究功率和濺射時(shí)間對(duì)Mo薄膜的影響，用XRD、SEM對(duì)Mo薄膜的結(jié)構(gòu)和表面形貌進(jìn)行分析。用三源共蒸鍍法以銅、銦和硒三種元素的高純度粉末為原料，在鍍

2、Mo的玻璃襯底上制備得到CIS薄膜。用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)以及掃描電鏡自帶的能譜儀(EDS)、紫外-可見(jiàn)光分光計(jì)及霍爾效應(yīng)儀，對(duì)不同工藝條件下(如襯底溫度，Cu/In，真空熱處理)制備的CIS薄膜的結(jié)構(gòu)、表面及斷面形貌和光、電性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明： 1.用磁控濺射法可以制備出表面光滑、晶粒大小均勻、表面平整的Mo薄膜，膜厚在600～800nm；制備的Mo金屬薄膜具有體心立方結(jié)構(gòu)，在(110)面有擇優(yōu)取向，適

3、合作為CIS薄膜電池的導(dǎo)電層。 2.用三源共蒸發(fā)法可以制備出黃銅礦結(jié)構(gòu)的CIS薄膜，所制備薄膜在(112)、(220)、(116)晶面有擇優(yōu)取向(20分別為26.6°、44.2°、52.4°)，膜厚為800～1200nm。CIS薄膜在襯底溫度300℃；經(jīng)氬氣保護(hù)300℃真空退火一小時(shí)后，控制Cu/In在1.1的工藝，晶粒大小均勻，結(jié)晶性能良好，斷面整齊，結(jié)合力較好；薄膜雜質(zhì)相減少，在(112)、(220)、(116)晶面取向增強(qiáng)

4、。 3.不同的工藝對(duì)CIS薄膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的吸光度影響較小，用CIS薄膜的吸光度和透光率曲線可以估算CIS薄膜的禁帶寬度，在1.05eV-1.18eV之間；在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸光度約為1.3，光吸收系數(shù)高達(dá)2.8×10<'4>cm<'-1>。 4.在襯底溫度300℃；經(jīng)氬氣保護(hù)，溫度300℃保溫一小時(shí)；控制CIS薄膜Cu/In在1.1，CIS薄膜電阻率為5～20×10<'-3>Ω·cm，霍爾遷移率為200～400cm