非肼溶液法制備CIGS薄膜太陽(yáng)能電池.pdf

1、Cu(In,Ga)(S,Se)2(CIGS)薄膜太陽(yáng)能電池的最高光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到21.7％，是一種極具應(yīng)用潛力的電池。CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法主要有真空法和非真空法。真空法因?yàn)椴僮鲝?fù)雜、設(shè)備成本高等缺點(diǎn)限制了大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)；非真空法中的分子前驅(qū)體溶液法具有操作簡(jiǎn)單、設(shè)備成本低以及可以實(shí)現(xiàn)“卷對(duì)卷”工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛關(guān)注和研究。Mitize課題組采用肼溶液法制備CIGSSe薄膜太陽(yáng)能電池，取得了15.2%的光電轉(zhuǎn)換

2、效率，這是分子溶液法制備CIGSSe薄膜太陽(yáng)能電池的最高效率。但是，肼有劇毒、容易爆炸，不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。因此，我們迫切需要尋找一種低毒的溶劑代替肼。
　　非肼溶液法制備薄膜太陽(yáng)能電池已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但是還存在許多問(wèn)題：（1）常用的溶劑不能溶解金屬硫化物或者溶解度很小，（2）分子前驅(qū)體溶液中不可避免的會(huì)引入氯、氧等雜質(zhì)原子，（3）CIGS薄膜吸收層有碳?xì)埩舻男×Ｗ訉?。因此，為解決以上問(wèn)題，我們首次以非肼的乙二胺和乙二硫醇

3、的混合溶液為溶劑制備CIGSSe和CIGSe薄膜太陽(yáng)能電池，并分別取得了11.8%和11.4%的光電轉(zhuǎn)換效率。本論文的主要工作如下：
　　1.我們通過(guò)對(duì)乙二胺的物理化學(xué)性質(zhì)、乙二胺與乙二硫醇的比例以及預(yù)處理溫度等條件的探索得出了 CIGSSe薄膜的制備條件，然后通過(guò)對(duì)硒粉量、前驅(qū)體溶液的濃度、升溫速率和硒化方式的探索得出了CIGSSe薄膜的硒化條件。
　　2.我們以乙二胺和乙二硫醇的混合溶液為溶劑，Cu2S、In2Se3、G

4、a和Se為原料制備CIGSSe分子前驅(qū)體溶液，采用旋涂/預(yù)處理的方法制備CIGSSe前驅(qū)體薄膜，然后用快速升溫的方法硒化制備得到了全結(jié)晶的CIGSSe薄膜。通過(guò)對(duì)CIGSSe薄膜旋涂不同次數(shù)的探索，研究了不同薄膜厚度對(duì)薄膜晶體生長(zhǎng)的影響。我們將不同厚度的CIGSSe薄膜組裝電池，當(dāng)旋涂次數(shù)為8次時(shí)，電池的光電轉(zhuǎn)換效率最高。通過(guò)優(yōu)化CIGSSe薄膜的制備條件，測(cè)試得到了11.8%的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　3.為了精準(zhǔn)的控制CIGSe薄膜