铜铟镓硒薄膜太阳能电池CIGS吸收层的制备与性能研究

发布时间：2018-04-17 04:27

  本文选题：铜铟镓硒 + 直流溅射　； 参考：《哈尔滨工业大学》2014年硕士论文

【摘要】：铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池具有转化效率高、成本较低、适合大规模生产等优点。其吸收层属于Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体材料，具有1.04-1.65eV的可调禁带宽度和高达105cm-1的吸收系数。本文采用CIGS四元靶进行直流磁控溅射，制备吸收层CIGS薄膜，并研究溅射参数和退火工艺对其结构、形貌、成分和性能的影响。 采用直流磁控溅射的方法制备得到底电极Mo层，并研究了其结构、表面形貌以及电学性能。研究表明所制备的Mo膜表面平整致密，结晶性好，，厚度约为1μm,方块电阻约为0.12Ω/sq，满足高性能器件的要求。 采用直流磁控溅射的方法在底电极Mo层表面制备得到吸收层CIGS薄膜。研究表明衬底温度对CIGS薄膜的结晶性起到决定性作用。随着衬底温度的升高，薄膜的结晶性得到改善，晶粒尺寸逐渐增大，电阻率减小，载流子浓度增加；但衬底温度过高，薄膜会出现相分离的现象。工作气压对制备的CIGS薄膜有明显的影响。随着工作气压逐渐升高，薄膜的结晶性变差，致密度有所下降。另外，随着工作气压的升高，CIGS薄膜的载流子浓度先减小后增大，而载流子迁移率的变化规律恰恰相反。薄膜的电阻率受到载流子浓度、迁移率以及Cu2-xSe二次相的共同影响，呈现下降趋势。所制备CIGS薄膜的禁带宽度均在1.6-1.7eV之间，随着[Ga]/[Ga+In]值的增加而增大。 采用快速热退火工艺对CIGS薄膜进行退火处理。研究表明，随着退火温度的升高，薄膜的结晶性变好，逐渐形成(112)纤维织构，并释放出大部分残余应力；但当退火温度过高时，CIGS层会与Mo层发生分离，并产生大量杂相。另外，经过退火处理的CIGS薄膜载流子浓度增加，电阻率减小；但当退火温度达到550°C时，薄膜的电阻率大大提高，而载流子浓度则相对减小。
[Abstract]:Copper indium gallium selenite (CIGS) thin film solar cells have the advantages of high conversion efficiency, low cost and suitable for mass production.The absorption layer belongs to 鈪

本文编号：1762079