双源法制备cuinse2多晶薄膜的研究

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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