粉末涂覆法制备CIGS光吸收层及其性能研究

发布时间：2017-08-18 04:11

  本文关键词：粉末涂覆法制备CIGS光吸收层及其性能研究

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【摘要】：铜铟镓硒(CIGS)是一种具有黄铜矿结构、较高的光吸收系数(≥105 cm-1),较宽吸收光谱范围和高稳定性的直接带隙半导体材料,作为太阳能电池的吸收层吸引了世界上许多研究者的广泛关注和不断研究。本论文采用涂覆法研究CIGS薄膜。实验分为四个步骤：1.球磨法制备前驱体料浆；2.旋涂法在衬底上制得前驱体薄膜；3.通过压制工艺对前驱体薄膜进行压制；4.将前驱体薄膜在Ar的保护氛围下退火。主要研究了球磨工艺参数对前驱体料浆和薄膜性能的影响规律,分别采用了激光粒度分析仪、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量色散谱(EDAX)和紫外可见光谱(UV-vis测试了料浆粒度、薄膜结构、表面形貌、元素组成和光吸收特性。结果表明：随着球磨比增大和球磨时间的增长,薄膜的杂相逐渐消失,黄铜矿结构的(211)、(400)和(316/332)衍射峰相继出现,且各衍射峰变得越来越尖锐,说明薄膜的结晶性比较好。在此前提下加入分散剂--聚乙二醇0.6 ml时,料浆的团聚现象随着静置时间的增长变化并不太明显,且不影响薄膜性能。在退火温度为500℃的条件下进行退火时间的研究,退火30min时得到的薄膜性能最佳。随着In/Ga比的不断增大,主要特征峰较规则且尖锐,说明薄膜的结晶性越来越好。将前驱体薄膜用不同压力单向压制后研究薄膜的表面形貌,结果表明随着单向压力的逐渐增大,薄膜表面越来越平整,致密性越来越好,最佳的压强为90 Mpa。退火温度为500℃时,得到的薄膜光学性能最优。
【关键词】：Cu(In_(1-x)Ga_x)Se_2薄膜 球磨比 分散剂 压制 光吸收特性
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN304.055
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 引言8-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 CIGS太阳能电池的原理及结构9
• 1.2 铜铟镓硒薄膜的制备方法9-11
• 1.2.1 多源共蒸发法10
• 1.2.2 溅射法10
• 1.2.3 分子束外延法10
• 1.2.4 化学水浴法10-11
• 1.2.5 粉末涂覆法11
• 1.3 铜铟镓硒太阳能电池的研究现状及存在的问题11-12
• 1.4 论文的研究意义12-13
• 第二章 研究内容及实验方法13-17
• 2.1 研究内容13
• 2.2 实验材料13-14
• 2.3 实验方法14-15
• 2.3.1 衬底的清洗14-15
• 2.3.2 薄膜制备15
• 2.4 测试方法15-17
• 第三章 前驱体料浆的制备研究17-25
• 3.1 球料比及球磨时间对料浆粒度的影响研究17-18
• 3.2 聚乙二醇剂量及静置时间对料浆粒度的影响规律18-21
• 3.3 预置膜表面形貌分析21-24
• 3.4 本章小结24-25
• 第四章 铜铟镓硒薄膜的表征及特性25-35
• 4.1 球料比和球磨时间对CIGS薄膜的影响规律25-28
• 4.1.1 不同球料比和球磨时间的CIGS薄膜的XRD分析25-27
• 4.1.2 不同球料比和球磨时间的CIGS薄膜的成分分析27-28
• 4.2 In/Ga比对铜铟镓硒薄膜的影响规律28-32
• 4.2.1 不同In/Ga比的铜铟镓硒薄膜的XRD的分析28-30
• 4.2.2 不同In/Ga比的铜铟镓硒薄膜的光学性能的分析30-32
• 4.3 压制工艺对薄膜表面形貌的影响32-34
• 4.4 本章小结34-35
• 第五章 结论35-36
• 参考文献36-39
• 致谢39-40
• 攻读学位期间发表的学术论文40

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本文编号：692598