CIGS薄膜的晶体生长控制研究

发布时间：2018-02-03 08:37

  本文关键词： CIGS薄膜 一步热蒸发 中频磁控溅射 晶体结构　出处：《大连工业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：铜铟镓硒(CuIn1-xGax Se2)薄膜太阳能电池是一种无污染的绿色环保电池,对其的研究和利用日趋得到重视,成本低,转换效率高,性能稳定,弱光性好,几乎不衰减等特点,是目前世界上最具潜力的太阳能电池。2013年10月,德国的氢能和可再生能源研究中心(ZSW)和Manz集团在已有的成熟的技术基础上,通过深度的研究合作,制备的CIGS薄膜太阳电池的转化效率突破到20.8%,创造了新的世界纪录。作为关键核心层,CIGS薄膜具有十分重要的地位,是直接带隙半导体材料,属于Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ族四元化合物,它是p-n节的p型半导体区,高品质吸收层薄膜的制备是提高光吸收率,制备高光转化率薄膜电池的关键。其禁带宽度在1.04~1.68eV内连续可调。吸收系数可达5×105 cm-1,而厚度仅为1.5~2μm。本论文主要采用一步热蒸发法和中频磁控溅射两种工艺制备CIGS薄膜。一步热蒸发法将预先制备好的铜铟镓硒(CIGS)粉末进行蒸发蒸镀制备CIGS薄膜。分别在钠钙硅玻璃基底、Mo基底上制备CIGS薄膜,考察基底材料、基底温度及功率对CIGS薄膜结构及性能的影响;磁控溅射法采用中频磁控溅射电源,在钠钙硅玻璃上溅射铜铟镓硒(CIGS)四元合金靶材,制备CIGS薄膜。重点研究了基底温度、溅射功率及退火处理对CIGS薄膜结构及性能的影响。研究结果表明:在一步热蒸发法制备CIGS薄膜时,玻璃和Mo基底下制备的CIGS薄膜具有均一的化学计量比组成,不同基底温度下,薄膜呈片状和柱状两种结构,片状结构的光吸收系数和禁带宽度高于柱状结构的光吸收系数和禁带宽度;中频溅射CIGS薄膜,基底温度250℃,制备的CIGS吸收层薄膜结晶性最好,晶粒呈柱状生长,晶粒尺寸达到1μm,电阻率最小,光吸收系数为0.9×105cm-1,禁带宽度为1.41eV,两者都达到较优值。退火温度350℃时,性能最佳。
[Abstract]:Copper indium gallium selenite CuIn1-xGax Se2) thin film solar cell is a kind of pollution-free green environmental protection battery. Its research and utilization have been paid more and more attention, with low cost and high conversion efficiency. Stable performance, good weak light, almost no attenuation and other characteristics, is the most potential solar cells in the world. October 2013. Germany's Research Centre for hydrogen Energy and Renewable Energy (ZSW) and Manz Group cooperate through in-depth research on the basis of existing mature technologies. The conversion efficiency of the prepared CIGS thin film solar cells has broken through to 20.8, which has set a new world record. As a key core layer, the CIGS thin film has a very important position. It is a kind of direct band-gap semiconductor material, belonging to 鈪，

本文编号：1486920