納米顆粒前驅(qū)體非真空法制備CIS薄膜及光伏器件研究.pdf

1、CuInSe2(簡稱CIS)及其衍生物的光學(xué)帶隙與太陽光譜較為匹配,具有較大的吸收系數(shù)、較低的成本、較高的理論轉(zhuǎn)換效率、較好的穩(wěn)定特性等優(yōu)點(diǎn),是最有發(fā)展前途的太陽能電池之一。CIS電池是以CIGS薄膜為光吸收層材料的太陽電池,其制備方法主要包括真空法和非真空法兩類:真空法制備的CIS薄膜質(zhì)量較好,電池效率高,但真空設(shè)備昂貴,相應(yīng)成本較高。而非真空法則具有設(shè)備簡單、成本低廉、操作簡便、可大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢。本文采用非真空納米前軀體法制備CI

2、S薄膜及其光伏器件,以期為該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本論文的主要內(nèi)容具體如下:
　　第一部分是Cu-In納米粉體的制備以及CIS前驅(qū)體薄膜的制備。采用非真空的方法:溶劑熱法與熱注入法分別制備Cu-In納米前驅(qū)體顆粒。溶劑熱最終制備出了平均粒徑為2um的硫化銅和平均粒徑為4um硫化銦粉體。熱注入法制備Cu-In粉體的過程中,先后探討了原料中的Cu-In比例、反應(yīng)時(shí)間對(duì)于結(jié)果中粉體的Cu-In比例的影響,得到以下結(jié)論:當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為1

3、5分鐘,原料中的Cu-In配比為1:1時(shí)所制備的粉體中的Cu-In比例接近于化學(xué)計(jì)量比。
　　第二部分是對(duì)所制備出的Cu-In的前驅(qū)體薄膜進(jìn)行硒化處理。本文中采用兩種不同的硒化工藝:RTP硒化和雙溫區(qū)硒化分別進(jìn)行硒化,并對(duì)比兩種硒化工藝的硒化效果。對(duì)比兩種方式的硒化結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)在本實(shí)驗(yàn)中RTP的硒化效果要優(yōu)于雙溫區(qū)的。因此,我們主要采用RTP工藝進(jìn)行硒化并對(duì)硒化條件如硒化溫度、硒化時(shí)間等進(jìn)行探討。最后總結(jié)出對(duì)于本實(shí)驗(yàn)中制備的Cu-

4、In的前驅(qū)體薄膜時(shí)硒化的最佳的條件為:硒化溫度550℃,硒化時(shí)間35min。在該最佳條件下得到的CIS薄膜的晶粒尺寸較為明顯,達(dá)到1.1um左右,薄膜比較致密,晶粒間的孔洞和縫隙幾乎沒有。得到的CIS薄膜的光學(xué)帶隙值為1.01eV,接近于報(bào)道中的最佳光學(xué)帶隙值(1.04eV)。
　　第三部分是低成本、高效CIS薄膜太陽能電池的制備。對(duì)硒化后的CIS薄膜采用CBD(化學(xué)水浴法)工藝沉積CdS緩沖層薄膜;然后通過磁控濺射的方式沉積Zn