真空蒸發(fā)法制備銅銦硒薄膜及其性能研究.pdf

1、在能源與環(huán)境成為人類社會必須面對的兩大基本問題的今天，利用太陽能可以非常理想地解決環(huán)境和能源的問題，所以研發(fā)太陽電池成為各國政府重視的研究課題。CuInSe<,2>(簡稱為CIS)是一種直接帶隙材料，光吸收系數(shù)高達6×10<'5>cm<'-1>，是目前己知的光吸收性最好的半導體薄膜材料，由于其光電轉換效率高，使得CIS基薄膜太陽電池成為當今光伏領域的研究熱點。 本文采用金屬預置層后真空硒化退火法(硒化法)，以及新型的真空三元疊層

2、蒸發(fā)后氮氣氣氛退火法(疊層法)分別制備了CIS薄膜。利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能量色散譜(EDS)等方法對薄膜的結構、成分及表面形貌進行了分析；利用紫外一可見光譜、I-V測試、Hall效應等對薄膜的光學性能和電學性能進行了表征。研究工作主要獲得了以下結果： 1.采用硒化法制備了CIS薄膜。研究了不同金屬預置層真空硒化退火制備的CIS薄膜的性能。結果表明：所制薄膜均為單一的黃銅礦相結構；薄膜表面光潔，厚度均勻，

3、附著力強，Cu/In預置層真空硒化退火制備的CIS薄膜顆粒大，粒徑約為1.5μm，優(yōu)于In/Cu預置層硒化制備的CIS薄膜。 2.采用疊層法制備了CIS薄膜。研究了六種蒸發(fā)順序兩種退火溫度對薄膜性能的影響。蒸發(fā)順序為Se/In/Cu，400℃退火制得的CIS薄膜，不僅為單一的黃銅礦相結構，且表面形貌致密均勻，晶粒粒徑約為1μm；熱處理優(yōu)化了薄膜的光學禁帶寬度Eg=1.113 eV，但其電學性能欠佳。而蒸發(fā)順序為In/Se/Cu，

4、400℃退火制得的薄膜也具有良好的晶格結構，且不僅電學特性最佳，其面電阻值9336 Q/□，遷移率達到48.9 cm<'2>/(V·s)，而且表面顆粒大達到2μm，不足之處在于其致密性不佳，存在孔洞。以上二者均具有良好的光電響應，光電導與暗電導的比值分別為1.254.和1.202。 3.采用疊層法制備了CIGS薄膜。結果表明：薄膜為具有黃銅礦相的CIS和CIGS混合物，薄膜成分為Cu<,1.31>(In<,0.83>Ga<,0.