SILAR法CuInSe2薄膜的結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、自從1954年晶體硅太陽能電池第一次問世，作為無污染新能源的太陽能電池就得到了快速發(fā)展。本文以CuInSe2光吸收薄膜在ETA太陽能電池中的應(yīng)用為背景，綜述了太陽能電池的發(fā)展和分類、薄膜的制備方法以及CuInSe2薄膜的性質(zhì)及應(yīng)用。課題研究了CulnSe2薄膜的SILAR法制備，并考察了SILAR法工藝過程對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。
　　 連續(xù)離子層吸附反應(yīng)(SILAR)法采用獨(dú)立的水溶性離子前驅(qū)體，按照非均相生長機(jī)理沉積成膜，目

2、前用SILAR法制備CuInSe2薄膜的報(bào)道較少。本實(shí)驗(yàn)首次采用TEA和CitNa雙絡(luò)合的Cu、In混合陽離子前驅(qū)體溶液，Na2SeSO3陰離子前驅(qū)體溶液，使陰、陽離子前驅(qū)體溶液pH值均在8左右，保證溫和條件下SILAR法沉積CuInSe2薄膜；研究了制備條件對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響，如陽離子前驅(qū)體溶液種類、水浴溫度、循環(huán)次數(shù)、前驅(qū)體溶液的相對(duì)濃度和絕對(duì)濃度、熱處理溫度、表面活性劑的加入等。采用XRD、XPS、SEM、UV-Vis等測(cè)試手

3、段對(duì)薄膜晶型、化學(xué)計(jì)量、微結(jié)構(gòu)、光學(xué)等性能進(jìn)行了表征。
　　 研究了雙絡(luò)合劑在溶液中的離子絡(luò)合情況，用混和陽離子前驅(qū)體溶液制備出的薄膜CuInSe，相特征峰尖銳，次生相較少。水浴溫度70℃時(shí)薄膜生長最好，顆粒均勻、薄膜表面平整。薄膜的平均生長速率為21nm/cycle，說明離子在基底表面是多層離子同時(shí)進(jìn)行吸附，吸附次數(shù)過多薄膜表面易發(fā)生開裂。當(dāng)前驅(qū)體溶液中Cu/In比為1.5時(shí)，CuInSe2薄膜中的元素化學(xué)計(jì)量比接近1:1:2

4、；在保持Cu/In比為1.5不變時(shí)，前驅(qū)體溶液中離子濃度越低，組成越接近化學(xué)計(jì)量比。適當(dāng)提高熱處理溫度和延長熱處理時(shí)間均有助于改善CuInSe2薄膜的結(jié)晶程度，DSC-TG曲線表明熱處理溫度在380℃以上有CuInSe2相生成。表面活性劑的加入能改變薄膜的表面形貌，PEG20000使表面存在團(tuán)簇體，十二烷基苯磺酸鈉使表面顆粒均勻細(xì)小，十六烷基三甲基溴化銨使薄膜表面晶粒定向生長，形成納米棒結(jié)構(gòu)。薄膜的光學(xué)吸收系數(shù)均在104cm-1以上，納