銅基薄膜太陽(yáng)電池吸收層制備及性能研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，全球性能源危機(jī)以及日益突出的環(huán)境問題使人們更加重視新型環(huán)保能源材料的研究和開發(fā)。太陽(yáng)能作為一種清潔、高效的能源，具有照射普遍，環(huán)境友好，儲(chǔ)量巨大，使用長(zhǎng)久的特點(diǎn)，成為未來能源的最佳選擇。在太陽(yáng)能的有效利用中，由CuInS2或Cu2ZnSnS4材料制備的太陽(yáng)能電池以其轉(zhuǎn)換效率高、成本低、性能穩(wěn)定并且具有抗干擾、耐輻射能力強(qiáng)而受到各國(guó)光伏研究人員的廣泛關(guān)注。CuInS2及Cu2ZnSnS4太陽(yáng)能電池的吸收層決定著電池

2、的性能，因此，研究?jī)煞N材料的吸收層有著至關(guān)重要的意義。
　　本論文分為兩部分，主要內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果介紹如下:
　　在第三章中，利用磁控濺射疊層工藝濺射制備了Cu-In合金薄膜，后經(jīng)硫硒化退火得到了CuIn(S，Se)2薄膜。實(shí)驗(yàn)中探討了一系列反應(yīng)及硫硒化條件對(duì)CuIn(S，Se)2薄膜特性的影響，結(jié)果表明薄膜的性能強(qiáng)烈的依賴于退火條件。薄膜在400℃時(shí)，熱處理20分鐘開始形成黃銅礦結(jié)構(gòu)的CuIn(S，Se)2相，隨著溫度的升高

3、，薄膜的衍射峰紅移。薄膜成分分別為Cu0.83In1.17S1.67Se0.3，Cu0.86In1.13S1.61Se0.4Cu0.82In1.15S1.54Se0.49，表明薄膜為貧銅、富銦結(jié)構(gòu)。同時(shí)，隨著退火溫度從400℃升高到500℃，薄膜的光學(xué)帶隙不斷減小，由1.44ev減小到1.32ev，薄膜在可見光范圍內(nèi)的吸收系數(shù)超過105cm-1。此外，所有的薄膜導(dǎo)電類型均為p型，薄膜電阻率在10-2-10-3Ω·cm，且500℃條件下薄

4、膜具有最高的載流子遷移率，達(dá)到1.701cm2/V·S。
　　在第四章中，采用液相法合成Cu2ZnSnS4納米顆粒，后經(jīng)涂覆和硫硒化工藝制備了Cu2ZnSn(S，Se)4薄膜。實(shí)驗(yàn)中研究了反應(yīng)條件、涂覆及硫硒化工藝條件對(duì)Cu2ZnSnS4納米顆粒及Cu2ZnSn(S，Se)4薄膜性能的影響，結(jié)果表明450℃熱處理?xiàng)l件下，薄膜形成單一相結(jié)構(gòu)的CZTSSe薄膜，且薄膜呈現(xiàn)富銅、貧鋅的結(jié)構(gòu)特征。薄膜的電學(xué)性能表明，薄膜的導(dǎo)電類型為p型，