單源真空共蒸發(fā)制備CuInS2光伏薄膜.pdf

1、單源真空共蒸發(fā)制備CuInS2薄膜,氮?dú)獗Ｗo(hù)對(duì)薄膜進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?。研究不同Cu、In、S元素配比和熱處理?xiàng)l件對(duì)薄膜性能的影響。采用X射線衍射儀、原子力顯微鏡、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、光電子能譜儀、手動(dòng)輪廓儀、雙光束紫外-可見分光光度計(jì)、四探針測(cè)試儀等對(duì)薄膜的晶相結(jié)構(gòu)、表面形貌及粗糙度、化學(xué)成分、膜厚、光、電性能等進(jìn)行測(cè)試表征。
　　 實(shí)驗(yàn)給出蒸發(fā)用的Cu、In、S混合粉末中S原子比X的選擇極為重要(實(shí)驗(yàn)選0.2≤x≤2),本研究

2、中最好的混合粉末原子配比為1:0.1:1.2,可制出黃銅礦結(jié)構(gòu)的CuInS2多晶薄膜。熱處理前,CuInS2薄膜結(jié)晶狀況較差含有Cu1.7In0.05S的混合相,經(jīng)400℃熱處理20min后,薄膜的微結(jié)構(gòu)明顯得到改善。薄膜沿[112]晶向擇優(yōu)生長,平均晶粒尺寸38.06nm,厚度454.8nm,表面平整致密,表面算術(shù)平均粗糙度13nm。CuInS2薄膜表面與體內(nèi)元素的Cu、In、S化學(xué)計(jì)量比分別為1:2.4:1和1:0.9:1.5,偏離

3、標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)計(jì)量比約3.2％和0.8％。CuInS2薄膜的光吸收系數(shù)105 cm-1,直接光學(xué)帶隙1.42eV,導(dǎo)電類型P型,電阻率4.8×10-2Ω·cm。
　　 當(dāng)熱處理溫度升到440℃,處理10min,CuInS2薄膜的晶相結(jié)構(gòu)不變,表面及體內(nèi)元素的化學(xué)計(jì)量比增大,比標(biāo)準(zhǔn)偏離約8.8％、3.3％,分別為1:6.2:0.6和1:2.3:0.8。因晶格中間隙In的出現(xiàn)使薄膜的導(dǎo)電類型變成N型。薄膜的光吸收系數(shù)降至104cm-1,光