cigs太阳电池材料电沉积法制备过程研究

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1、桂林工学院硕士学位论文摘要利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能是解决能源枯竭和地球环境污染等问题的一个最好、最直接，最有效的方法之一．由Culn。Gal§c2(CIGS)作为吸收层的太阳能电池具有转换效率商，性能稳定、可薄膜化、低成本的优点而成为第三代太阳能电池中最有希望实现商业化生产的太阳能电池。要实现CIGS太阳能电池的商业化生产关键是如何低成本制备大面积、高质量的太阳能电池关键组成部分CIGS吸收层。电沉积方法制备的CIS和CIGS薄膜可实现大面积制备，价格低．制备效率高，制备系统稳定性好等特点，因而得到了广泛研究，具有相当广泛的应用发展前景。本文以氯化铜，三氯化铟，三氯

2、化镓(或硝酸镓)、亚硒酸的水溶液和有机溶液为电沉积液，在Mo或不锈钢薄片上采用二电极恒电压电沉积方法制各太阳能电池薄膜材料CIS(CulnSe2)和CIGS薄膜。在水溶液中制备较为简单的三元CIS薄膜，为制备更为复杂的四元CIGS迸行探索。研究了沉积电压，离子的浓度配比和络合剂柠檬酸钠的添加量对薄膜制备的影响，并根据其影响规律，调整沉积参数制备出符合要求的CIS薄膜。根据在水溶液中制备CIS薄膜的研究基础。对在永溶液中翩备C

3、GS薄膜进行了研究，发现沉积参数对制备CIGS的影响与制备CIS时具有相同的规律。为简化制各工艺，对在有机溶剂(二甲基亚砜或乙醇)中制备CIGS薄膜进行了

4、研究。在乙醇中制备时，电沉积液中l矿的浓度不宜太高，否则易产生杂相1n203；而G矿浓度的提高有利予薄膜形成黄铜矿结构；而sc4+浓度的增加对CIGS晶体生长的没用促进作用，而且会阻碍对I矿和G矿的沉积：沉积液中离子浓度提高那么相应的在薄膜中的含量也增加．通过X射线衍射仪(xRD)、扫描电镜(SEM)．扫描电镜自带能谱仪“EDAx)对制备的薄膜的各种性能进行表征．结果表明利用电沉积方法成功地在水溶液中制备出了接近化学计量比的黄铜矿晶体结构的CIS薄膜。黄铜矿结构的CIGS薄膜也成功在水溶液中和乙醇中制备出来，在乙醇中制备的CIGS薄膜里片状和条带状形态，分布较为均匀，晶型发育好

5、，Ga／(1n+Ga)比率处于目前取得高效率电池的O．2～O．3的范围内．‘关键词：CulnSez(Cls)，Culn，GaI．．Sez(cIGs)，太阳能电池。薄膜，电沉积III桂林工学院硕士学位论文AbstractThebestwaytosolvetheproblemofexhaustedenergysourcesandenvironmentalprotectionissolarenergychangetoelectricityenergybysolarcells．CulnxGal≯e2(CIGS)basedsolarcellsthathavelong-termstabil

6、itywithoutanysigns．ofdegradation，highphotoelectric印nversionefficiency,andlow-costandcanmaketofilmsbecomethemostpromisingsolarcellsintertiarygenerationsolarcellsthatcanbeindustrialproduced．ToachievefurthercommercialsuccessofCIGSmaterialbasedphotovoltaics．asaprerequisite,theabil时toproduceaCIGS

7、layerollalargescale，high-qualityatalowercosthastobeprovided．Electrodepositiontechniques勰potentiallysuitabletoobtaingood-quailty,large—areaCIGSprecursorfilmsatalowercost．Theelectrodepositionwuscarriedoutpotentiostaticallyinallelectrolyticceilwithanon-stirredsolution．Atwo-electrodeputcotiostat

8、icdevicewascomposedofPtgauzeusedasallanodeelectrodeandMoorstainlesssteelfoilused豳aworkingcathodeelectrode．Thesolutionisconsistedofcepperchloride，indiumchloride，galliumchlorideorgalliumnitrate，seleniousacid．TheCISfilmwagproducedinaqueoussolutiontost