CIGS薄膜太阳电池材料的材料学特征及光伏性能博士学位论文

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1、武汉理工大学博士学位论文CIGS薄膜太阳电池材料的材料学特征及光伏性能姓名：龙飞申请学位级别：博士专业：材料加工工程指导教师：王为民;邹正光20091001中文摘要Cu(In，Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳能电池是近年来光伏研究领域的热点。CIGS薄膜材料因具有吸收系数高、稳定性好等特点而成为目前最有希望的新一代太阳能电池材料。本文针对目前CIGS薄膜太阳能电池研究中关键材料即CIGS吸收层和ZnS缓冲层材料进行研究，旨在探索大面积、高质量CIGS和ZnS薄膜制备工艺路线，为CIGS薄膜电池器件的开发奠定基础。本研究以离子溶液为溶剂代替水性溶剂

2、避免阴极析氢，拓宽沉积电压窗口为思路，详细研究了离子溶液溶剂中电沉积制备CIGS薄膜过程中电压、电解质配方等工艺因素对薄膜成份和形貌的影响。找到了离子溶液中，一步电沉积制备CIGS薄膜的沉积规律，并通过一步电沉积获得了尺寸为10cmX10cm，表面平整致密的CIGS薄膜。采用溶剂热合成CuInS2、CuInSe2纳米粉，详细研究了工艺方式、溶剂种类、合成温度、保温时间等对合成产物物相和形貌的影响。成功的采用密闭高压和开放常压两种溶剂热工艺合成了CuInS2纳米粉和In2S3／CuS核壳结构微粉。采用涂覆工艺成膜，硒化气氛中快速升温烧结获得了致密的

3、Culn(S，Se)2薄膜。采用化学水浴法制备ZnS缓冲层薄膜，详细研究了络合剂、水浴温度、反应时间、超声辅助、溶液pH值等工艺因素对薄膜质量的影响。制备了单分散层ZnS纳米薄膜和致密ZnS薄膜。以CIGS薄膜为光活性电极，组成光电化学电池(PEC)，分别对电沉积制备的CIGS薄膜和涂覆工艺制备的CuIn(S，Se)2薄膜进行单层薄膜光伏性能的研究。关键词：Cu(In，Ga)Se2，CIGS，一步电沉积，纳米涂覆，ZnS，化学水浴法AbstractCu(In，Ga)Se2(CIGS)，withadirectbandgapandahighabsor

4、ptioncoefficient，hasbeenrecognizedasoneofthemostpromisingabsorbermaterialsforthinfilms’solarcells．Inthispaper,electordepositionandprintingtechnologyhasbeenusedforproducedtheCIGSthinfilms，andchemicalbathdepositionhasbeenemployforpreparedtheZnSthinfilms．Thefactorswhichmightaffe

5、ctthepurityandthemicroscopyoftheproductsuchaspotential，concentrateoftheelectrolytewerediscussedinone—stepelectrodeposition．SmoothandcompactCIGSthinfilmswereobtainedfromoneelectrolytebathusedtheroomtemperatureionicliquidassolvent．SolvothermalsynthesishasbeenemploytoproductCuln

6、S2andCulnSe2nanocrystal，theeffectofsolvent，reactiontempture，reactionperiodweredicussed．CulnS2powderweresynthesisinethyleneglycolat160"Cfor4hinasealautoclave，italsocanbeobtainedinopen-airconditionat195℃for4h．In2S3／CuScore—shellstructurepowderswerepreparedbysolvothermalinopen-a

7、ircondition．Culn(S，Se)2thinfilmswerepreparbycoatingtheIn2S3／CuSpowderontosubstratebydoctorbladetechnologyandsinterathightemptureinSevapor．ThephotoelectrochemicalpropertiesoftheCIGSthinfilmspreparedbyelectrodepositionandtheCuln(S，Se)2thinfilmsabtainedfromdoctorbladetechnologyw

8、erechacterbyphotoelectrochemicalcells．Keywords：Cu(In，Ga)Se2、CIGS、One