單源真空共蒸發(fā)制備CuInS2光伏薄膜.pdf

1、單源真空共蒸發(fā)制備CuInS2薄膜,氮氣保護對薄膜進行適當?shù)臒崽幚怼Ｑ芯坎煌珻u、In、S元素配比和熱處理條件對薄膜性能的影響。采用X射線衍射儀、原子力顯微鏡、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、光電子能譜儀、手動輪廓儀、雙光束紫外-可見分光光度計、四探針測試儀等對薄膜的晶相結構、表面形貌及粗糙度、化學成分、膜厚、光、電性能等進行測試表征。
　　 實驗給出蒸發(fā)用的Cu、In、S混合粉末中S原子比X的選擇極為重要(實驗選0.2≤x≤2),本研究

2、中最好的混合粉末原子配比為1:0.1:1.2,可制出黃銅礦結構的CuInS2多晶薄膜。熱處理前,CuInS2薄膜結晶狀況較差含有Cu1.7In0.05S的混合相,經(jīng)400℃熱處理20min后,薄膜的微結構明顯得到改善。薄膜沿[112]晶向擇優(yōu)生長,平均晶粒尺寸38.06nm,厚度454.8nm,表面平整致密,表面算術平均粗糙度13nm。CuInS2薄膜表面與體內元素的Cu、In、S化學計量比分別為1:2.4:1和1:0.9:1.5,偏離

3、標準化學計量比約3.2％和0.8％。CuInS2薄膜的光吸收系數(shù)105 cm-1,直接光學帶隙1.42eV,導電類型P型,電阻率4.8×10-2Ω·cm。
　　 當熱處理溫度升到440℃,處理10min,CuInS2薄膜的晶相結構不變,表面及體內元素的化學計量比增大,比標準偏離約8.8％、3.3％,分別為1:6.2:0.6和1:2.3:0.8。因晶格中間隙In的出現(xiàn)使薄膜的導電類型變成N型。薄膜的光吸收系數(shù)降至104cm-1,光