CuInS2薄膜太陽(yáng)能電池背電極和吸收層的制備及性能研究.pdf

1、CuInS2是一種ⅠB-ⅢA-ⅥA族化合物直隙半導(dǎo)體材料，它的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和制備方法都與目前人們廣泛研究的具有黃銅礦相結(jié)構(gòu)的CuInSe2吸收材料十分相似，二者均具有光吸收系數(shù)高(達(dá)105 cm-1)、抗輻射性能好、轉(zhuǎn)換效率高和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。而由于CuInS2半導(dǎo)體吸收材料具有本征缺陷自摻雜特性，不需要其它元素?fù)诫s，使其成為了一種更具發(fā)展?jié)摿Φ奶?yáng)能電池材料。
　　Mo薄膜作為CuInS2薄膜太陽(yáng)電池的背接觸，其性能的好壞會(huì)直接

2、影響到吸收層CuInS2薄膜的質(zhì)量，而CuInS2薄膜又作為CIS薄膜太陽(yáng)能電池的吸收層，其性能的好壞對(duì)整個(gè)電池性能也會(huì)產(chǎn)生重要影響，故對(duì)Mo薄膜和CuInS2薄膜的制備和研究顯得尤為重要。本文采用直流磁控濺射法制備了Mo薄膜和Cu-In合金膜，通過(guò)對(duì)Cu-In合金膜進(jìn)行硫化而制得CuInS2薄膜，研究了不同制備工藝參數(shù)對(duì)Mo薄膜和CuInS2薄膜微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。主要工作和結(jié)果如下：
　　采用直流磁控濺射法制備了Mo薄膜，研

3、究了濺射功率和Ar氣壓對(duì)Mo薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)濺射功率為90 W，Ar氣壓為0.5 Pa時(shí)，Mo薄膜沉積速率較快，而且薄膜致密平整，粗糙度較小。進(jìn)一步研究了熱處理時(shí)間和厚度對(duì)Mo薄膜微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，隨熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，Mo薄膜表面更加致密，晶粒尺寸增大，電阻率降低，反射率先降低后增大；隨著厚度的增加，Mo薄膜粗糙度變大，晶粒尺寸也逐漸增大，電阻率逐漸減小，反射率減小。
　　結(jié)合磁控濺射法和硫化法制備了CuI

4、nS2薄膜，研究了硫蒸氣濃度對(duì)CuInS2薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)中均獲得了黃銅礦相結(jié)構(gòu)的CuInS2薄膜，當(dāng)硫蒸氣濃度約為8 mg/cm3時(shí)，CuInS2薄膜致密、無(wú)雜相。進(jìn)一步研究了熱處理時(shí)間和厚度對(duì)CuInS2薄膜微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明，隨著熱處理時(shí)間的增加，CuInS2薄膜表面變得更加致密平整，光吸收能力增強(qiáng)，禁帶寬度逐漸減小。在550℃條件下，熱處理60 min得到的CuInS2薄膜質(zhì)量最好。隨著厚度