基于不銹鋼襯底的高效率柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池的制備和研究.pdf

1、銅銦鎵硒（Cu(In,Ga)Se2, CIGS）薄膜太陽電池自20世紀(jì)70年代出現(xiàn)以來，得到非常迅速的發(fā)展，并已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，在光伏領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。CIGS薄膜太陽電池可以選擇玻璃、金屬箔（帶）、聚酰亞胺（PI）等材料作為襯底。其中不銹鋼襯底耐高溫，具有較為匹配的熱膨脹系數(shù)且適用于卷對卷生產(chǎn)工藝，在柔性CIGS薄膜太陽電池的產(chǎn)業(yè)化和光伏應(yīng)用中前景廣闊。
　　本文首先研究了SS430和SS304兩種襯底的粗糙度、熱膨脹系數(shù)對C

2、IGS薄膜及器件性能的影響。結(jié)果顯示，兩種類型的不銹鋼襯底不會明顯影響CIGS薄膜整體的結(jié)晶性；制備CIGS后，薄膜表面完全顯示CIGS薄膜的表面形貌，表面粗糙度由CIGS薄膜決定。結(jié)合器件性能分析，作為CIGS薄膜太陽電池的襯底，SS430優(yōu)于SS304。其次，系統(tǒng)研究了襯底溫度對不銹鋼襯底上制備的CIGS薄膜及太陽電池性能的影響。結(jié)果表明，隨著第二、三步襯底溫度（TS2）的升高，CIGS薄膜晶粒尺寸增加，晶粒間孔洞減少，結(jié)晶質(zhì)量逐步

3、提高；此外，元素分布方面，隨著TS2的升高，CIGS薄膜中Ga元素的分布梯度減弱，且CdS一側(cè)表層GGI逐步升高；同時(shí)，TS2的升高增加了不銹鋼襯底中Fe元素向CIGS薄膜中的擴(kuò)散。不同襯底溫度下薄膜均有(112)、(220/204)、(116/312)結(jié)晶取向，并且隨著Ga元素的含量及分布XRD衍射峰有偏移及劈裂現(xiàn)象。最終在TS2為500 oC獲得了最高平均轉(zhuǎn)換效率9.2％，進(jìn)一步優(yōu)化后最高轉(zhuǎn)換效率為11.3%。第三，優(yōu)化了金屬Ni電