论文cigs薄膜太阳能电池缓冲层的研究及发展

《论文cigs薄膜太阳能电池缓冲层的研究及发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、论文CIGS薄膜太阳能电池缓冲层的研究及发展论文CIGS薄膜太阳能电池缓冲层的研究及发展.txt本文由诺の夕贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。小学期论文论文成绩CIGS薄膜太阳能电池缓冲层的研究及发展CIGS薄膜太阳能电池缓冲层的研究及发展【摘要】本论述简要介绍了CIGS薄膜太阳能电池缓冲层的发展，摘：重点阐述了CdS和ZnS缓冲层的研究现状，指出缓冲层的制备工艺上以化学水浴法居多，从成膜机理到工艺参数的优化都做了充分的研究，对真空蒸发法的制备工艺研究则相对较少，而且大部分都集中在蒸发温度、衬底温度和沉积温度对薄膜性能的影响上

2、。最后指出了发展过程中遇到的两个问题：一Cd对环境的污染，二化学水浴法不利于工业化大生产。：薄膜电池；【关键词】CIGS；薄膜电池；缓冲层关键词】CIGS薄膜太阳能电池的典型结构为A1／MgF2／ZnO，Cds／CIGS／Mo尉底，并以衬底为支撑。该电池成本低，性能稳定、抗辐射能力强、光电转换效率高、光谱响应范围宽、弱光性好，有可能成为未来光伏电池的主流产品之一。不加缓冲层CdS，其转换效率只有7％。如果在ZnO和CIGS之间加上缓冲层CdS，则太阳能电池的转换效率达到11％至13％，缓冲层改善了CIGS太阳能电池的性能。由于缓冲层中含有有毒元素Cd，限制了薄膜太阳能电池的大规模

3、使用；同时其制备工艺通常采用化学水浴法，但制备电池器件需要进出真空室，不利于一次成型，限制了电池的大规模生产。正是由于缓冲层对CIGS薄膜太阳能电池有着重要影响，使得很多学者对它做了深入的研究。一缓冲层的形成及发展1974年Bell实验室的Wagner等人采用提拉法制备出了第一块CIS太阳能电池。到了1975年，经过结构改进，电池的光电转换效率为12．5％，这是CIGS太阳能电池的雏形。1982年Boeing公司采用ZnxCdl—xS代替CdS，电池效率为1O％。直到1985年，R_PotterR．等人才研究出了目前这种CIS电池的基本结构，即其中铜铟硒(CIS)为吸收层，CdS

4、为缓冲层，ZnO为窗口层，这种结构改善了电池的短波响应。薛玉明等人建立异质结模型，得出了形成异质结前后的能带图。蒋方丹等对CdS做为缓冲层的作用和弊端做了分析。认为CdS是非常适合作为CIGS薄膜太阳能电池缓冲层材料，但由于Cd有毒、偏窄、制备工艺不匹配等因素的制约，限制了电池的大规模应用。因此，目前对缓冲层的研究主要集中在薄膜的制备工艺和无镉缓冲层材料方面。二、CdS及其制备方法2.1化学水浴法(CBD)化学水浴法是在溶液中利用化学反应在衬底上沉积薄膜的一种技术。因为它成本低、工艺简单、成膜质量好、反应参数易于控制等优点，因此人们从成膜机理到浓度、温度等参数优化上都做了大量的研

5、究。2.1.1成膜机理的研究周向东等人对成膜机理做了深入的研究，提出CdS薄膜的成核机理是[Cd(NH3)4]2+先附着在衬底表面形成晶核，然后[Cd(NH3)4]2+和S2-同晶核作用长大成膜，此时[Cd(NH3)4]2+在热驱动下变得不稳定，放出氨气，同时Cd同S一相互作用形成CdS。2.1.2浓度对CdS薄膜质量影响的研究南开大学的孙云、敖建平等人研究了醋酸氨、硫脲的浓度对CdS薄膜晶相、S／Cd原子比、沉积速率的影响。研究表明，增加醋酸氨的浓度有利于立方相的生成，以立方相CdS制备的电池最佳效率可达到12．17％；沉积速率和S／Cd原子比随着醋酸氨、硫脲浓度的增大而增大。

6、李华维等人研究Cd2+浓度对薄膜晶相的影响，发现随着Cd浓度(O.002—0.008mol·L-1)增加，沉积速率加快，薄膜晶相由六方相向立方相转变。可见关于对各溶质的不同浓度对CdS薄膜的晶相、沉积速率、S／Cd原子比和形貌的影响都做了研究。2.1.3PH值对CdS薄膜质量影响的研究崔岩等人通过加氨水调节溶液的PH值在8.43～10.09间变化，研究了薄膜的表面形貌、晶体结构、能隙等特征。结果表明，薄膜全为立方晶型，随着pH值的降低，晶粒尺寸逐渐变大，颗粒尺寸逐渐变小，晶粒倾向于沿着立方(111)面择优生长，能隙增大。敖建平等人指出随着氨水浓度的增加，溶液的pH值增大，薄膜表面

7、的粗糙度增大，S／Cd原子比增加，立方晶的比例逐渐增加，六方晶的比例减少。可见pH值对薄膜的晶相、晶粒尺寸、颗粒尺寸都有影响。2.1.4温度对CdS薄膜质量影响的研究周向东等人对不同温度下沉积CdS薄膜的紫外一可见吸收谱作了分析，说明要达到一定的反应温度即要提供足够的能量才能使CdS成膜。李华维等人指出可以通过提高反应温度(80—9O℃)，来加快沉积速率，促进CdS薄膜立方相的生成。2.1.5其它参数对CdS薄膜质量影响的研究孙学柏等人研究了直接退火处理和涂敷CdCl2甲醇饱和溶