CuSbSe2薄膜及其太陽電池器件研究.pdf

1、太陽電池在能源領域日益受到重視。在多種多樣的太陽電池器件類型中,銅銦鎵硒(CIGS)太陽電池目前是最有前途的一種薄膜電池,但是其中所涉及的In、Ga等都屬于稀有金屬,地球儲量有限,價格較高,因此限制了CIGS薄膜太陽電池的生產和應用。找到合適的材料替換CIGS或者其中的In、Ga金屬顯得迫切而有實際意義。
　　在諸多的備選材料中,CuSbSe2以其較低的原料成本,合適的帶隙(1.06eV左右)受到了一定的關注。但是目前對其薄膜制備

2、方法的研究相對較少,薄膜器件鮮有報道。在本文的研究中,開展了高純原料合成,薄膜和器件制備及測試等工作,主要包括以下幾個方面:
　　1.高純原料合成
　　研究了合成工藝對于CuSbSe2物相的影響,采用固相合成法和坩堝下降法成功制備了高純的CuSbSe2原料,并對其基本的結構和熱學性質進行了表征,得到其熔點為478℃。
　　2.薄膜制備和表征
　　研究了CuSbSe2薄膜的制備方法,并著重對蒸發(fā)法制備薄膜工藝過程中

3、的退火氣氛、襯底、退火時間、退火溫度的影響進行了研究。
　　CuSbSe2薄膜對于退火過程中的氣氛較為敏感,一般應在真空環(huán)境中退火;與CuSbSe2材料的熱線膨脹系數相似的襯底材料為鉬玻璃和藍寶石襯底;最佳退火溫度為420℃,最佳退火時間為60min,升降溫速率應為1℃/min。
　　所得到的CuSbSe2薄膜的晶粒尺寸大約為0.6-1.0um,電阻率為160Ω*cm左右,載流子濃度為1.1×1016cm-3,載流子遷移率為

4、1.5cm2/(V*s),光吸收系數為7~9×104cm-1,帶隙為1.06eV。
　　3.器件制備和測試
　　采用CIGS薄膜太陽電池的制備工藝進行了CuSbSe2薄膜器件制備的嘗試。器件的轉換效率為0.72%,開路電壓為204mV,短路電流密度為12.78mA/cm2,填充因子只有27.6%。器件的輸出性能還有很大的提升空間。對器件性能的影響因素進行了討論,器件性能較差的原因主要是制備工藝不夠成熟,對于器件中吸收層以外的