利用一步法电沉积制备cigs薄膜的工艺分析

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1、摘要摘要Cu(In,Ga)Se2(CIGS)是一种直接带隙材料，光吸收系数高达105数量级，是目前己知的光吸收性最好的半导体薄膜材料。利用一步法电沉积制备CIGS薄膜，设备投资少，可连续、大面积的沉积，适合工业化生产，成为了光伏界研究的焦点和热点。本论文主要针对一步法电沉积中所需要的络合剂进行了研究，为了制备出合格的CIGS薄膜，必须要用到络合剂，实验室经常采用的是邻苯和氨基磺酸作为溶液缓冲剂，这种体系可以有效制备出CIGS光伏器件，但是这种体系制备的CIGS薄膜结晶性能不好，还需要经过后期的PVD处理才能制备光伏器件，这增加了电沉积的成本，为了解决这

2、些问题，本论文选用了其它的络合剂，分析络合剂浓度以及沉积电位对薄膜的影响，与邻苯和氨基磺酸体系作对比并分析了其反应机理。本文还分别研究了PVD处理过程中硒蒸发温度和衬底温度对薄膜的影响，通过实验选择其最佳的工艺参数。本论文选用了柠檬酸和柠檬酸钠作为络合剂，实验中采用三电极体系，在由CuCl2，InCl3，GaCl3，H2Se03组成的酸性水溶液中，对Mo／玻璃衬底上进行一步法电沉积，分别分析了络合剂浓度和不同的沉积电位对沉积薄膜的影响，通过XRF测试，发现沉积出来的CIGS薄膜不含有Ga，为了分析其原因，分别对络合剂对溶液的一元、二元、三元、四元体系的

3、影响进行了研究，最终认定可能的是原因是络合剂抑制了Ga3+的还原反应。本论文通过实验确定以柠檬酸钠和柠檬酸为络合剂制备的CIGS薄膜成份不理想，无法制备光伏器件，最终选用邻苯和氨基磺酸体系制备CIGS薄膜，并对沉积CIGS薄膜的PVD处理进行研究，分别研究了Se源温度和衬底温度对CIGS薄膜的影响，通过实验发现，PVD热处理的最佳的Se源温度和衬底温度分别在230℃和560℃左右，通过这种工艺的处理，制备出的CIGS薄膜表面比较均匀，结晶颗粒大，致密性好，可以制备成品电池，最终制备效率为5．9％的电池。关键词：CIGS薄膜太阳电池络合剂一步法电沉积Ab

4、stractCu(In，Ga)Se2(CIGS)isapromisingphotovoltaicmaterial，whichhasadirectbandgapandahighopticalabsorptioncoefficientof10’．PrepareingCIGS、析也one-stepelectrodepositionmethodhasmanyadvantages，suchaslessinvestmentinequipmentsandgrowinglargeareathinfilms．Soitissuitableforindustrialized

5、productionhasbecomethefocusofphotovoltaicresearch．Themaincontentofthisthesisisstudyingthecomplexingagentneededintheone-stepelectrodeposition．ComplexingagentisanecessityinfabricatingqualifiedCIGSthinfilm,potassiumhydrogenphthalateandSulfamicacidaretwokindsofcomplexingagentusedint

6、helaboratory．ButthecrystallizationpropertyofCIGSfabricatedwiththeseagentsistoopoortomakephotovoltaicdevices，SOPVDisneeded，butthisstepincreasethecost．Tosolvethisproblem，weuseanothereomplexingagent，andanalyzeimpactoftheconcentrationofcomplexingagentandthedepositionpotential．onthef

7、ilms．WecompareitwiththePotassiumhydrogenphthalateandSulfamicacidcsystemtoanalyzethereactionmechanism．WestudiedtheinfluenceoftheSesourcetemperatureandsubstratetemperatureonCIGSfilmtochoosethebestparameters．WechoseNitricacidandSodiumCitrateaseomplexingagentsandadoptthreeelectrodes

8、systemintheexperiment．WeprepareCIGSthinfilmbyon