Ti、Cr摻雜CuGaS2的中間帶薄膜材料的制備及光電特性.pdf

1、有效利用太陽光譜中包括紫外和紅外波段在內(nèi)的全光譜能量是目前太陽能電池吸收材料研究中非常重要的課題。根據(jù)理論計算選擇Ti，Cr作為摻雜元素來誘導CuGaS2材料產(chǎn)生中間帶能級，可以擴大光吸收范圍，提高太陽能電池效率。本文采用球磨法、涂覆、燒結三步工藝制備了CuGaS2中間帶薄膜材料及Ti、Cr摻雜的CuGaS2中間帶薄膜材料，采用XRD、FE-SEM、EDAX、紫外-可見-紅外光譜、四探針電阻測試儀等測試方法研究了薄膜的相結構、表面形貌、

2、成分等微觀結構、摻雜特性和光電特性，分析了Ti、Cr元素摻雜和共摻雜對CuGaS2薄膜材料特性的影響規(guī)律，結果表明:
　　1.制備的CuGaS2薄膜為單一的黃銅礦結構，XRD結果沒有發(fā)現(xiàn)二元雜質(zhì)相。薄膜微觀結構較為致密，晶粒尺寸達300 nm以上，主要的吸收光譜處于496-516 nm之間，光學帶隙在2.4-2.5 eV之間，適合作為銅基中間帶基體材料。
　　2.不同濃度的Ti、Cr摻雜都可提高CuGaS2薄膜的光吸收率，并

3、拓寬了薄膜的吸收光譜。當摻雜濃度為0.09左右時，吸收光譜范圍達到最大，證明了中間帶能夠吸收低于帶隙能量的光子。XRD結果發(fā)現(xiàn)Ti、Cr摻雜的CuGaS2薄膜為黃銅礦結構，但是主峰位置發(fā)生偏移，結合成分分析結果，可證明Ti、Cr元素成功的摻入CuGaS2薄膜。
　　3.對比研究了Ti、Cr及Ti、Cr共摻雜對CuGaS2薄膜的影響規(guī)律，光吸收測試結果發(fā)現(xiàn)當Ti，Cr比例為1∶3時光吸收度達到最大。由吸收光譜圖可知，三種不同摻雜條件