合金靶材溅射法制备cu(in%2cga)se2薄膜和其性能的研究

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1、2011年华东师范大学硕士研究生学位论文论文摘要铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池被公认为最具潜力的下一代太阳能电池，据最新报道，实验室小面积CIGS薄膜太阳能电池单元光电转化效率已突破20％，其电池组件效率高达16％。CIGS薄膜太阳能电池有长的寿命、稳定的性能、低廉的生产成本、强的抗辐射性、优良的弱光响应特性和高的光电转化效率等优点，然而，由于其相对复杂的制备工艺和器件结构，其产业化生产正面临严峻的技术瓶颈。据不完全统计，2010年世界光伏发电总装机量达25吉瓦(GW)左右，但CIGS薄膜太

2、阳能电池市场占有率不N5％。所以，进一步研究和开发新的低成本的且容易大面积生产的CIGS薄膜太阳能电池制备技术工艺有重大意义。本文采用磁控溅射镀膜技术制备光吸收层CIGS薄膜材料，以四元合金CIGS为靶材，系统研究溅射功率、压强、靶材成分和后退火工艺对CIGS薄膜光电性能的影响。研究发现，在溅射功率为130W、工作气压为1．3Pa时，可以制备出具有(112)择优生长相、表面平整、光电性能优良的CIGS薄膜。后续退火能使CIGS重结晶并充分补偿溅射过程中流失的Se元素，使CIGS薄膜具有更好的结晶

3、度、化学元素比例和光电特性。此外，文章系统研究缓冲层硫化镉(CdS)薄膜材料的化学水浴法(CBD)制备工艺。通过调节氨水浓度和其他反应条件可制备出适合于太阳能电池应用的缓冲层CdS薄膜材料。为了进一步研究CIGS薄膜的性质，制备结构为典型的玻璃(基板)／Mo／CIGS／CdS／i—ZnO／A1一ZnO／AgCIGS薄膜太阳能电池器件。在室温25℃、AMl．5的测试条件下，面积为0．4cm2电池单元的光电转化效率达8％左右，为我国CIGS薄膜太阳能电池下一步发展提供了一定的基础理论指导和技术借鉴。

4、关键词：薄膜太阳能电池CIGS磁控溅射CdSI2011年华东师范大学硕士研究生学位论文ABSTRACTCopperindiumgalliumselenium(CIGS)thinfilmsolarcellisoneofthemostefficientthin．filmtechnologies，withenormouspotentialtomakenewapplicationssuchasintegrationwithbuildingmaterialscosteffectiveandviable．T

5、hehighestconversionefficiencyofsmallareasizedcellsisupto20％andthemoduleefficiencyllighto16％．CIGSthinfilmsolarcellshavelongservicelifeandstableperformance，lowproductioncosts，stronganti-radiativeness，excellentweaklightresponseand1lighefficiencycharacte

6、ristics．Butthecurrentfabricationtechnologyfacesalotofchallengesduetoitsrelativelycomplicatedmanufacturingproceduresanddevicestructures．Thetotalinstalledworldphotovoltaicpowergenerationisaround25GW，however．CIGSthinfilmsolarcellstakeupalessthan5％PVmark

7、etshare．Therefore，newtypeandlowcostmethodswhichareapttoachievemassproductionneedtobedevelopedforpracticalindustrialapplications．Inthisthesis，CIGSlightabsorbinglayerswerefabricatedbymagnetronsputteringtechnologyusingquaternaryCIGSchaleogenidetargets．S

8、putteringpower,workingpressure．targetcompositionsandpost—annealingprocessonthestructureaswellasphotoelectricpropertiesofCIGSthinfilmweresystematicallystudied．ItisfoundthatCIGS也infilms、析msmoothsurfacestructure，goodphotoelectricpropertiesandpreferred(1