基于KF掺杂和带隙调控提高铜铟镓硒太阳电池性能的研究

发布时间：2022-12-10 02:32

　　铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池,在二十一世纪的第二个十年后迅猛发展。基于玻璃衬底的CIGS薄膜太阳电池的能量转换率已经进入23%的时代,与此同时,基于柔性衬底的CIGS薄膜太阳能电池也快速发展,能量转换率也已经突破了20%的大关。近年来,CIGS薄膜太阳电池效率的提升主要由于碱金属掺杂带来的器件性能的提升。本论文首先利用碱金属后处理工艺（post deposition treatment,PDT）研究了沉积KF层后,退火时间对薄膜和电池性能的影响;然后通过调制Ga梯度,研究不同Ga含量对CIGS薄膜和电池器件的性能影响,基于以上两个方面的研究,取得以下主要结果:（1）在多元共蒸发设备中,通过KF-PDT处理后,研究了不同退火时间对CIGS电池性能的影响,结果表明,开路电压随退火时间从618 mV增加到642 mV,转换效率从14.07%增加到17.15%,随后分别下降到606 mV和14.09%。经暗态I-V,C-V,TRPL,EQE等测试,测得最优的品质因子A、反向饱和电流J₀、载流子浓度n和少子寿命τ等分别为1.36、1.08×10^-9

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 太阳能电池现状简述
    1.3 CIGS薄膜太阳能电池简介
        1.3.1 CIGS薄膜电池的结构
        1.3.2 CIGS晶体的缺陷、界面影响及电池(组件)问题
        1.3.3 CIGS薄膜电池的优势
        1.3.4 CIGS薄膜太阳能电池的发展概述
        1.3.5 碱金属元素掺杂工艺介绍
        1.3.6 宽带隙黄铜矿电池介绍
        1.3.7 本文研究的内容和意义
第二章 CIGS的制备和表征方法
    2.1 功能薄膜的制备方法和原理
        2.1.1 真空直(交)流磁控溅射系统
        2.1.2 多元共蒸发(MEBE)设备
        2.1.3 化学水浴沉积法(CBD)
        2.1.4 真空射频磁控溅射设备
        2.1.5 电子束蒸发设备
    2.2 测试表征的设备及原理
        2.2.1 台阶仪
        2.2.2 X射线荧光光谱仪(XRF)
        2.2.3 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.4 拉曼光谱仪(Raman)
        2.2.5 场发射扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.6 I-V测试
        2.2.7 外量子效率(EQE)测试
        2.2.8 二极管特性测试(Dark I-V)
        2.2.9 电容电压(C-V)特性测试
        2.2.10 光致发光谱(PL)
第三章 KF-PDT的退火时间对CIGS薄膜及器件性能的影响
    3.1 实验条件
    3.2 实验结果
        3.2.1 Raman和 XRD测试结果
        3.2.2 SEM测试结果
        3.2.3 XPS测试结果
        3.2.4 I-V测试结果
        3.2.5 EQE测试结果
        3.2.6 二极管及电容电压(C-V)特性测试结果
        3.2.7 PL测试结果
    3.3 本章小结
第四章 不同Ga含量对CIGS薄膜和电池性能的影响
    4.1 实验条件
    4.2 实验结果
        4.2.1 I-V测试结果
        4.2.2 EQE测试结果
        4.2.3 二极管特性测试结果
        4.2.4 C-V特性测试结果
        4.2.5 PL与 TRPL测试结果
        4.2.6 Raman和 XRD测试结果分析
        4.2.7 SEM测试结果
    4.3 本章小结
第五章 结束语
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文



本文编号：3715875