新颖PI衬底CIGS太阳电池的研制

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1、分类号：中图分类号TN366学科分类号480．6070密级：天津理工大学研究生学位论文新颖PI衬底CIGS太阳电池的研制(申请硕士学位)学科专业：微电子学与固体电子学研究方向：半导体薄膜材料与器件作者姓名：张嘉伟指导教师：薛玉明2014年1月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreePreparationofCIGSSolarCellsonNovelPISubstratesByZhangJiaweiSupervisorXueYumingD

2、ecember2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨盗墨墨盘望或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：弦膨4-多月弓日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨生墨墨盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨盗墨兰盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检

3、索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：节导师蓉名：落文、-吃l签字日期：矽饼乡月多日签字日期：b／严年了月了日摘要全球气候变暖和能源危机这两大问题，推动全球各国政府促进可再生能源的发展，其中太阳能在可再生能源中的地位举足轻重。铜铟镓硒(Cu(In，Ga)Se2，CIGS)薄膜太阳电池在经历了50年的发展之后，已成为世界光伏产业的研究热点，并正在逐渐实现其产业化。这其中，具备轻便、灵活、适用于

4、光伏建筑一体化的柔性CIGS太阳电池己成为研究重点。通常在制备CIGS吸收层薄膜的过程中，衬底温度在500℃以上，因此，因材料热膨胀系数不同而产生的热应力就成为必须考虑的问题。聚酰亚胺(Polyimide，PI)的热膨胀系数与CIGS薄膜材料的差距较大，产生的热应力将直接影响薄膜和衬底之间的附着力。如何解决这一问题，成为制备高效柔性CIGS薄膜太阳电池的重要技术之一。本文提出以刚性衬底制备柔性太阳电池的思想，将PI膜与玻璃结合在一起，以一种复合衬底的形式来制备柔性CIGS太阳电池。在所有制备工序完成之后，将Pl膜与玻璃分离，从

5、而得到以PI膜为衬底的柔性ClGS薄膜太阳电池。本文工艺上采用匀胶、固化工艺制备新颖Pl衬底，使用多元共蒸发设备，应用低温一步法和三步法工艺制备CIGS吸收层薄膜。论文中对CIGS吸收层薄膜附着性的改善、低温一步法和低温三步法工艺对CIGS形貌的影响、低温一步法和低温三步法的成膜机理、低温一步法和低温三步法对CIGS薄膜梯度的影响等问题做了详细的描述和实验分析。通过对实验对工艺参数进行分析与改进，最终制备的柔性CIGS薄膜太阳电池器件转换效率达到6．92％。关键词：铜铟镓硒，薄膜太阳电池，新颖PI衬底，低温一步法工艺，低温三步

6、法工艺AbstractEnergycrisisandglobalwarmingmakegovernmentsaroundtheworldpromoterenewableenergydevelopment，andsolarenergyintherenewableenergyindustryholdsanimportantposition．CIGSthinfilmsolarcellshavereceivedarapiddevelopment，andbecometheinternationalPVindustryhotspot．Fl

7、exibleCIGSthinfilmsolarcellshavebecomearesearchingfocusbecauseoftheirhighmassratioofpower,portable，flexibleandsuitableforbuildingintegration．Usually,substratetemperatureinthepreparationofCIGSthinfilmishigherthan500。C．Weneedtoconsiderthethermalexpansioncoemcientofdif

8、ferentmaterials．ThethermalexpansioncoefficientofpolyimideandCIGSmaterialistoodifferenttoimpacttheadhesionbetweenthefilmandsubstrate．Howtos