三源共蒸法制備CuInSe-,2-太陽能電池薄膜及其性能研究.pdf

1、CuInSe<,2>(簡稱CIS)是一種直接帶隙材料，光吸收系數(shù)高達10<'5>數(shù)量級，禁帶寬度約為1.04eV，這樣的禁帶寬度與太陽光匹配，光電轉(zhuǎn)換效率高，成為最具有前途的太陽能電池材料之一，CIS薄膜太陽能電池成為當(dāng)今光電領(lǐng)域的研究熱點。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間對Mo薄膜的影響，用XRD、SEM對Mo薄膜的結(jié)構(gòu)和表面形貌進行分析。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-可見光分光計及霍爾效應(yīng)儀，對不同工藝條件下(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300℃真空退火一小時后，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

4、。 3.不同的工藝對CIS薄膜在可見光范圍內(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；在可見光波長范圍內(nèi)的吸光度約為1.3，光吸收系數(shù)高達2.8×10<'4>cm<'-1>。 4.在襯底溫度300℃；經(jīng)氬氣保護，溫度300℃保溫一小時；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