CuGaS2和CuGa1-xTixS2薄膜的制備及其特性.pdf

1、中間帶太陽能電池(IBSC)作為一種高效的太陽能電池如今已經(jīng)被科學(xué)界廣泛關(guān)注。中間帶太陽能電池器件已經(jīng)通過量子點、高失配合金、深層雜質(zhì)材料的摻雜等方式制備出來。銅基CuGaS2化合物具有相對較寬的能帶寬度(2.4eV)，并不適合作為單節(jié)太陽能電池的吸收層材料，然而卻是中間帶形成的最佳基體材料。
　　本文采用涂敷工藝制備CuGaS2薄膜中間帶材料，重點研究了兩個方面:
　　1.采用Cu2S、Ga2S3兩種硫化物作為原始材料，無

2、水乙醇作為研磨介質(zhì)，采用球磨工藝獲得前驅(qū)體料漿，涂敷制備前驅(qū)體薄膜，通過熱處理得到CuGaS2薄膜。為得到性能更佳的CuGaS2薄膜，在旋轉(zhuǎn)涂敷和熱處理階段對傳統(tǒng)工藝進(jìn)行了優(yōu)化。通過X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、EDAX分析儀、紫外可見分光光度計、透射電子顯微鏡(TEM)、霍爾效應(yīng)測試儀對薄膜的性能進(jìn)行表征，得出制備CuGaS2薄膜的最佳工藝參數(shù)。研究表明，旋涂階段的勻膠機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)為低速600 r/min，高速1200

3、 r/min，得到的薄膜表面形貌更加平整;在600℃下熱處理20分鐘得到的薄膜結(jié)晶性能最好。
　　2.基于以上研究結(jié)果，在球磨階段加入TiS2，通過控制TiS2的加入量得到不同Ti摻雜濃度的CuGaS2薄膜。研究不同Ti摻雜濃度對薄膜晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、成分、電學(xué)性能、光學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，摻雜后的CuGa1-xTixS2薄膜仍為黃銅礦結(jié)構(gòu)。隨著摻雜濃度的增加，(112)峰向小角度發(fā)生微小偏移，通過(112)峰計算出來的晶粒尺