CIGS薄膜太阳能电池窗口层以及透明导电层的制备与研究

发布时间：2017-08-26 23:15

  本文关键词：CIGS薄膜太阳能电池窗口层以及透明导电层的制备与研究

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【摘要】：CIGS薄膜太阳能电池具有独特的优异性,现在其已然成为各国科研工作者的研究对象。由于CIGS薄膜太阳能电池透明导电层以及窗口层对电池性能有较大影响作用,最近几年科研工作者也是对其做了大量的研究。本文利用磁控溅射的方法制备了ZnO窗口层、ZnO掺Al (AZO)透明导电层和ZnO及AZO叠层,研究了溅射功率、溅射气压等工艺参数对薄膜光电学特性的影响规律,旨在制备出符合CIGS薄膜太阳能电池要求的透明导电层以及窗口层。分别采用XRD、SEM、EDAX、紫外-可见-近红外分光光度计,四探针测试仪,等分析了薄膜的物相结构、表面形貌、截面形貌、化学元素成分、厚度、光的透过率、电阻率等性能。结果表明：氧化锌及氧化锌掺铝薄膜都沿(002)晶面择优生长,其光的透过率在400 nnl至1400 nm 之间达到了85%以上,氧化锌薄膜由于掺杂铝其电阻率显著下降达到了10-量级。ZnO及AZO的表面及截面形貌都生长良好,并从其截面看出氧化锌的薄膜厚度在200 nm左右,氧化锌掺铝薄膜的厚度在600 nm左右。研究叠层薄膜发现：ZnO工作气压1.6 Pa,溅射功率80 W,溅射时间5分钟,AZO薄膜工作气压1.8 Pa,溅射功率105 W,溅射时间20 min,叠层薄膜的光学及电学性能以及厚度最接近电池对其的要求。
【关键词】：CIGS薄膜太阳能电池 ZnO窗口层 AZO透明导电层 磁控溅射
【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;TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 CIGS薄膜太阳能电池概述8-10
• 1.1.1 引言8-9
• 1.1.2 CIGS薄膜太阳能电池的结构及优点9
• 1.1.3 CIGS薄膜太阳能电池的发展概况9-10
• 1.2 CIGS薄膜太阳能电池窗口层10-11
• 1.2.1 ZnO薄膜的材料性质与结构10
• 1.2.2 ZnO薄膜的制备方法及应用10-11
• 1.3 CIGS薄膜太阳能电池透明导电层11
• 1.4 论文研究内容及目的11-13
• 第二章 实验材料与方法13-17
• 2.1 实验材料及仪器13-14
• 2.1.1 实验药品及靶材13
• 2.1.2 实验器材13-14
• 2.1.3 测试仪器14
• 2.2 薄膜制备方法14-16
• 2.2.1 衬底(载玻片)的清洗14-15
• 2.2.2 磁控溅射仪的操作步骤以及注意事项15
• 2.2.3 样品制备15-16
• 2.3 薄膜性能测试方法16-17
• 2.3.1 X射线衍射16
• 2.3.2 SEM16
• 2.3.3 四探针测试仪16
• 2.3.4 紫外-可见分光度计16
• 2.3.5 台阶仪16-17
• 第三章 ZnO窗口层的性能研究17-29
• 3.1 ZnO薄膜的相结构分析17-20
• 3.2 ZnO薄膜的形貌及膜厚分析20-24
• 3.3 ZnO薄膜的成分分析24-27
• 3.4 ZnO薄膜的光学特性分析27-28
• 3.5 ZnO薄膜的电学性能测试28-29
• 第四章 AZO透明导电层的性能研究29-43
• 4.1 AZO薄膜的相结构分析29-32
• 4.2 AZO薄膜的形貌及膜厚分析32-36
• 4.3 AZO薄膜成分分析36-39
• 4.4 AZO薄膜光学性能分析39-40
• 4.5 AZO薄膜的电学性能分析40-41
• 4.6 ZnO及AZO叠层薄膜的性能分析41-43
• 结论43-45
• 参考文献45-48
• 致谢48

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本文编号：743169