銅銦鎵硒（CIGS）太陽電池薄膜材料應力的研究.pdf

1、摘要摘要薄膜應力是薄膜生產(chǎn)、制備中的普遍現(xiàn)象，各種沉積方法制備薄膜都處于某種應力狀態(tài)之中。薄膜應力的存在不僅會直接導致薄膜的開裂、脫落，而且會作用于基體，使基體發(fā)生形變，從而影響以薄膜材料為基礎(chǔ)的半導體器件的性能。本論文首次針對clGS薄膜太陽電池各層材料的應力進行較系統(tǒng)地研究，對單質(zhì)金屬薄膜、二元氧化物薄膜和四元化合物薄膜的應力，從微觀結(jié)構(gòu)的角度對應力隨沉積條件的變化規(guī)律及形成機制進行分析，提出了一些改善應力的具體措施。銅錮稼硒(cI

2、Gs)薄膜太陽電池本身屬于多元化合物半導體器件，由于具有效率高、穩(wěn)定性好(無衰退)等優(yōu)點，被認為是最有發(fā)展前景的光伏器件之一。該電池是由六層半導體薄膜和金屬薄膜構(gòu)成，各層薄膜在制備中產(chǎn)生的應力，以及膜與膜之間的應力匹配直接影響著CIGS太陽電池的轉(zhuǎn)換效率和器件的成品率。因此，解決cIGS薄膜太陽電池的應力問題是研究此電池的難點和重點之一。clGS太陽電池的背電極M。薄膜易彎曲、脫落，吸收層CIGS薄膜的應力問題特別是在柔性襯底電池中更為

3、明顯，窗口層ZAO薄膜的應力過大會使前面工藝沉積的所有薄膜剝落到底。本論文重點研究這三層薄膜的應力及他們之間的界面應力。因此，我們希望通過研究cIGS太陽電池各層材料的應力，了解應力在薄膜中的作用機理，以提高CIGS薄膜電池性能，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化大面積生產(chǎn)莫定基礎(chǔ)。論文共分七章，引言敘述了CIGS薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)和制備工藝，指出cIGS太陽電池各層薄膜內(nèi)普遍存在應力問題。對本論文的研究內(nèi)容、意義及創(chuàng)新點做了簡要概述。第二章闡述了薄膜應力的

4、物理知識，包括薄膜應力的研究進展，薄膜應力的分類和成因，介紹了薄膜應力的研究模型和測試原理。第三章系統(tǒng)研究了單質(zhì)金屬Mo薄膜的應力。在Mo薄膜的制備工藝中發(fā)現(xiàn)M。薄膜的應力與生長階段密切相關(guān)，在生長初期，薄膜表現(xiàn)出拉應力。隨厚度的增加，Mo薄膜中的殘余內(nèi)應力有一個從拉應力向壓應力的變化過程。采取了摘要薄膜與clGS薄膜界面晶格失配度最大，因此該界面處應力最大。蒸發(fā)法制備的cIGS薄膜的拉應力緩解了總應力，因此共蒸發(fā)比濺射后硒化制備的CI