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时间:2018-10-31
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1、双源法制备CuInSe2多晶薄膜的研究周炳卿 李蓉萍 赵凤岐摘 要:利用氮气作保护气体,用元素合成法进行开管烧结,合成具有单一相黄铜矿结构的CuInSe2多晶材料.用真空双源蒸发方法,通过精确控制CuInSe2源和Cu源或Se源的温度和蒸发速率以及衬底温度,制备CuInSe2多晶薄膜,并对CuInSe2多晶薄膜的组份、结构、工艺条件及电学性质进行了分析、研究.关键词:CuInSe2;双源法;多晶薄膜中图分类号:O472 文献标识码:A 文章编号:1001-8735(1999)04-0277-05STUDIESOFPREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFCuInS
2、e2POLYCRYSTALLINETHINFILMSBYTHEDOUBLE-SOURCEMETHODZHOUBing-qing1,LIRong-ping2,ZHAOFeng-qi3 (1.DepartmentofPhysics,InnerMongoliaEducationalCollege;2.DepartmentofPhysics,InnerMongoliaUniversity;3.DepartmentofPhysics,InnerMongoliaNormalUniversity,Huhhot010010,China)Abstract:TheCuInSe2polycrystalli
3、nematerialsofthesinglephasecompositionweresynthesizedbythedirectelementalcombinationmethodsinteringinanopenquartztubeinN2ambient.TheCuInSe2polycrystallinefilmsaremadebythedouble-sourcemethodinevaporating,procedureofCuInSe2sourceandCusourceorSesource,theevaporationratesandthesubstratetemperaturew
4、erecontrolledaccuratelybythemicrocomputersystem.Therelationsbetweencomposition,structure,technologyconditionandelectricalpropertiesoftheCuInSe2polycrystallinefilmwereanalysedandstudied.Keywords:CuInSe2;double-sourcemethod;polycrystallinethinfilms CuInSe2多晶薄膜太阳电池被人们称为最有希望的光伏器件,是目前国际光伏界研究的热点之一.它的
5、特点是[1]:(1)CuInSe2材料是一种直接带隙材料,光吸收率高达105cm-1,最适于太阳电池薄膜化.(2)CuInSe2多晶薄膜的禁带宽度为1.02eV,和地面太阳光谱非常匹配.(3)抗辐射能力强,用作空间电源具有很强的竞争力.(4)制造成本低,年产1.5MW,其成本是晶体硅太阳电池的1/2~1/3.(5)电池性能稳定.(6)转换效率高. 为制作低成本、大面积的CuInSe2太阳电池,首先需要制备高质量、低成本的CuInSe2多晶薄膜,各国学者对CuInSe2多晶薄膜的制备提出了不同的方案.一类是以Cu、In和Se作源进行反应蒸发,称为三元共蒸法[2].另一类是先在基底上生长
6、Cu、In层,再在H2Se气氛中进行Se化处理,最终形成满足配比要求的CuInSe2多晶薄膜,称为硒化法[3].以上两种方法各有优缺点,目前人们仍在探索新的CuInSe2多晶薄膜的制备方法,以期适用于产业化. 本文研究用双源法制备CuInSe2多晶薄膜.首先用元素合成法,在氮气的保护下,进行开管烧结,合成CuInSe2多晶材料,然后用双源(CuInSe2+Cu或CuInSe2+Se)法,真空蒸发制备CuInSe2多晶薄膜,最后对双源法制备的CuInSe2多晶薄膜的组份、结构、工艺条件及电学性能进行了分析.1 实验1.1 CuInSe2多晶材料的合成 采用元素合成法,在氮气的保护下,
7、于石英舟中进行开管烧结,合成CuInSe2多晶材料.将纯度为99.999%的Cu、In、Se元素的粉末按CuInSe2组成中各元素的化学计量比称取,均匀混和,然后用压力机缓慢加压至100kg.cm-2,使其成为圆柱形的块状.将压好的材料置于石英舟中,在高纯氮气的保护下,在烧结炉中缓慢加热到217℃,恒温2h,然后再缓慢加热到630℃(共晶点),恒温5h,缓慢冷却至室温.1.2 CuInSe2多晶薄膜的制备 以合成的CuInSe2材料为蒸发源料
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