离子液体电沉积Cu-In/Ga金属预制层及其硒化处理工艺

发布时间：2021-08-28 15:23

　　当今社会,“能源危机”和“环境污染”是困扰人类的两大难题。太阳能电池是有效利用太阳能的重要手段,为解决能源危机和环境污染提供了可能。Cu In1-xGax Se2（简称CIGS）薄膜太阳能电池具有转换效率高、廉价、稳定等特点。在众多制备CIGS薄膜的方法中,电沉积方法具有成本低、操作简单、设备要求不高等优点。离子液体作为一种新型的绿色溶剂,具有电化学窗口宽、稳定无毒的优良特性。为此,提出了离子液体电沉积CIGS薄膜的设想。采用“两步法”制备CIGS太阳能电池吸收层,即先用电沉积方法制备CuIn/Ga金属预制层,然后通过硒化处理得到CIGS薄膜。首先研究了铜铟在[BMIM][Tf O]离子液体中电化学动力学（放电步骤、可逆性）性质,然后,着重探究溶液浓度、沉积电位和温度对合金沉积层元素比例、元素分布、形貌和晶体结构的影响,摸索出了铜铟合金共沉积的基本规律。在此基础上,通过循环伏安曲线分析了镓在[BMIM][Tf O]离子液体中的循环伏安行为,探讨了镓在铜铟薄膜上的沉积规律,最终筛选出了Cu Cl2（25mmol/L）In Cl3（38mmol/L）、共沉积电位-1.8V、沉积时间30mi... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 CIGS薄膜太阳能电池研究现状
        1.2.1 CIGS薄膜太阳能电池的发展现状
        1.2.2 CIGS薄膜太阳能电池的结构和工作原理
        1.2.3 CIGS薄膜太阳能电池的制备方法
    1.3 离子液体电沉积CIGS薄膜的研究现状
    1.4 CIG预制层硒化工艺简介
        1.4.1 用H2Se作为硒源
        1.4.2 用单质Se作为硒源
    1.5 本论文的研究内容
第2章 实验材料及研究方法
    2.1 实验药品和仪器设备
    2.2 实验方法
        2.2.1 电解液配制方法
        2.2.2 基底的选择与清洗
        2.2.3 电化学测试
        2.2.4 恒电势沉积
    2.3 薄膜材料的结构和性能表征方法
        2.3.1 场发射扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）
        2.3.2 透射电子显微镜（TEM）
        2.3.3 X射线衍仪 (XRD )
        2.3.4 拉曼光谱分析(Raman)
        2.3.5 紫外光谱分析(UV-vis)
        2.3.6 霍尔效应测试
第3章 电沉积Cu-In/Ga金属预制层工艺的研究
    3.1 离子液体中铜与铟的循环伏安行为
    3.2 溶液组成及工艺条件对电沉积Cu-In合金的影响
        3.2.1 溶液组成对Cu-In合金沉积层组成和微观形貌的影响
        3.2.2 沉积电位对Cu-In合金沉积层组成和微观形貌的影响
        3.2.3 沉积温度对Cu-In合金沉积层组成和微观形貌的影响
    3.3 Cu-In合金预制层的制备及其结构分析
    3.4 离子液体中Ga的循环伏安行为
    3.5 Ga在Cu-In合金预制层上的电沉积工艺研究
        3.5.1 沉积温度对Cu-In/Ga金属预制层的组成和形貌的影响
        3.5.2 沉积时间对Cu-In/Ga金属预制层的组成和形貌的影响
    3.6 Cu-In/Ga金属预制层的组成和结构分析
    3.7 本章小结
第4章 CIGS薄膜的成膜工艺研究
    4.1 硒化方式的选择。
        4.1.1 开放式的硒化系统
        4.1.2 封闭式的硒化系统
    4.2 铜铟镓硒（CIGS）薄膜材料硒化工艺的研究
        4.2.1 退火温度对铜铟镓硒薄膜材料形貌和结构的影响
        4.2.2 退火时间对铜铟镓硒薄膜材料形貌和结构的影响
    4.3 合金化处理对CIG金属预制层硒化结果影响
        4.3.1 升温过程中的合金化处理对硒化退火过程的影响
        4.3.2 不同的合金化温度对铜铟镓硒薄膜材料形貌和结构的影响
    4.4 铜铟镓硒（CIGS）薄膜材料的组成和结构分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能利用技术发展趋势评述[J]. 陆维德.  世界科技研究与发展. 2007(01)
[2]周期顺序蒸发工艺生长的Cu（In,Ga）Se2薄膜结构[J]. 徐传明,许小亮,闵海军,徐军,杨晓杰,黄文浩,刘洪图.  半导体学报. 2003(10)



本文编号：3368764