SILAR法CuInSe2薄膜的結構與性能.pdf

1、自從1954年晶體硅太陽能電池第一次問世，作為無污染新能源的太陽能電池就得到了快速發(fā)展。本文以CuInSe2光吸收薄膜在ETA太陽能電池中的應用為背景，綜述了太陽能電池的發(fā)展和分類、薄膜的制備方法以及CuInSe2薄膜的性質及應用。課題研究了CulnSe2薄膜的SILAR法制備，并考察了SILAR法工藝過程對薄膜結構和性能的影響。
　　 連續(xù)離子層吸附反應(SILAR)法采用獨立的水溶性離子前驅體，按照非均相生長機理沉積成膜，目

2、前用SILAR法制備CuInSe2薄膜的報道較少。本實驗首次采用TEA和CitNa雙絡合的Cu、In混合陽離子前驅體溶液，Na2SeSO3陰離子前驅體溶液，使陰、陽離子前驅體溶液pH值均在8左右，保證溫和條件下SILAR法沉積CuInSe2薄膜；研究了制備條件對薄膜結構和性能的影響，如陽離子前驅體溶液種類、水浴溫度、循環(huán)次數、前驅體溶液的相對濃度和絕對濃度、熱處理溫度、表面活性劑的加入等。采用XRD、XPS、SEM、UV-Vis等測試手

3、段對薄膜晶型、化學計量、微結構、光學等性能進行了表征。
　　 研究了雙絡合劑在溶液中的離子絡合情況，用混和陽離子前驅體溶液制備出的薄膜CuInSe，相特征峰尖銳，次生相較少。水浴溫度70℃時薄膜生長最好，顆粒均勻、薄膜表面平整。薄膜的平均生長速率為21nm/cycle，說明離子在基底表面是多層離子同時進行吸附，吸附次數過多薄膜表面易發(fā)生開裂。當前驅體溶液中Cu/In比為1.5時，CuInSe2薄膜中的元素化學計量比接近1:1:2

4、；在保持Cu/In比為1.5不變時，前驅體溶液中離子濃度越低，組成越接近化學計量比。適當提高熱處理溫度和延長熱處理時間均有助于改善CuInSe2薄膜的結晶程度，DSC-TG曲線表明熱處理溫度在380℃以上有CuInSe2相生成。表面活性劑的加入能改變薄膜的表面形貌，PEG20000使表面存在團簇體，十二烷基苯磺酸鈉使表面顆粒均勻細小，十六烷基三甲基溴化銨使薄膜表面晶粒定向生長，形成納米棒結構。薄膜的光學吸收系數均在104cm-1以上，納