基于CIGS太陽能電池的吸收層和緩沖層的研究與制備.pdf

1、Cu(In，Ga)Se2(CIGS)太陽能電池是一種較有發(fā)展前途的薄膜太陽能電池，是目前國際研究的熱點(diǎn)之一。但是，這種薄膜電池在制備中，存在吸收層硒化后配比失調(diào)、薄膜結(jié)晶不良，緩沖層含Cd以及整個(gè)制備工藝難以實(shí)現(xiàn)全濺射法等問題。本文主要研究CIGS薄膜電池的主要膜層-吸收層和無Cd緩沖層的濺射法制備工藝，以期為全濺射法制備CIGS薄膜電池打下基礎(chǔ)，論文的主要工作和研究成果如下：
　　 1.綜述了太陽能電池，重點(diǎn)研究了化學(xué)配比、晶

2、格結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)能帶結(jié)構(gòu)等對CIGS薄膜性能的影響。針對現(xiàn)有技術(shù)吸收層在硒化過程中極易產(chǎn)生Cu2xSe二元相影響薄膜擇優(yōu)取向以及緩沖層含有Cd有害元素這兩大問題，研究用CIGS四元合金靶采用射頻濺射并結(jié)合后續(xù)退火工藝來制備吸收層，以InxSy或ZnS的濺射薄膜作為緩沖層來制備無鎘緩沖層，探索全濺射法制備CIGS薄膜太陽能電池的工藝途徑。
　　 2.系統(tǒng)地研究了襯底溫度、濺射功率對CIGS吸收層組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)配比的影響。采用階段升溫

3、真空退火法和射頻濺射，在襯底溫度100℃，濺射功率150W(功率密度為5.3W/cm2)的條件下，制備得到(112)峰擇優(yōu)度達(dá)0.9977，Cu/(In+Ga)配比為0.89，Ga/(In+Ga)配比為0.253，接近單晶的CIGS薄膜，適合于制備高效率CIGS太陽能電池，研究成果優(yōu)于目前報(bào)導(dǎo)的水平，發(fā)表于EI源期刊。
　　 3.采用濺射技術(shù)分別制備了InxSy、ZnS兩種無鎘型CIGS薄膜電池緩沖層。分析比較了相同功率條件下射

4、頻濺射和直流濺射對InxSy薄膜表面形貌、元素組分和光學(xué)特性的影響，深入研究了襯底溫度、濺射功率、Ar氣壓強(qiáng)、退火溫度等工藝參數(shù)對ZnS薄膜結(jié)晶度、應(yīng)力、與CIGS薄膜晶格失配度以及光學(xué)性質(zhì)的影響。在射頻功率80W(功率密度2.8W/cm2)的條件下制得光學(xué)禁帶寬度為2.75eV的InxSy無鎘型太陽能電池緩沖層。在襯底溫度250℃，Ar氣壓強(qiáng)1Pa，濺射功率200W(功率密度7.1W/cm2)，退火溫度400℃時(shí)制備得到衍射峰最強(qiáng)，結(jié)