cigs太阳电池背电极mo薄膜及缓冲薄膜的制备研究

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1、硕士学位论文CIGS太阳电池背电极Mo薄膜及缓冲薄膜的的CdS的制备研究究制备作者姓名冯景雪学科专业材料学指导教师副教授王歆所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2016年4月PreparationofamolybdenumelectrodeandCdSbufferlayerforCIGSsolarcellsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：FengJingxueSupervisor：Asso.Pro.WangxinSouthChinaUniversityofTechnologyG

2、uangzhou,China分类号：TB43学校代号：10561学号：201320114617华南理工大学硕士学位论文CIGS太阳电池背电极Mo薄膜及缓冲薄膜的制备研究作者姓名：冯景雪指导教师姓名、职称：王歆副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：材料学研究方向：薄膜光伏材料论文提交日期：2016年4月14日论文答辩日期：2016年6月3日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：胡星委员：王歆符小艺陆裕东摘要CIGS薄膜电池是一种具有发展前景的、经济高效的、可用作光伏发电的太阳能电池。目前，它的电池效率已经达到了21.7

3、%。在改善电池效率的工艺中，背电极Mo薄膜和缓冲层CdS薄膜的制备都起到了非常重要的作用。与其他材料相比，Mo金属具有良好的惰性和较高的导电率，这对于CIGS薄膜电池来说是非常好的背电极材料。而硫化镉属于II–VI族半导体材料，禁带宽度是2.45eV，与太阳光分布理想值比较接近同时对可见光具有非常好的透过率，所以常被用来作光伏电池的窗口材料。本文主要探究了CIGS薄膜太阳能电池的背电极Mo层及其缓冲层CdS薄膜制备工艺的优化调整。在Mo薄膜的沉积过程中分别采用了DC溅射模式、RF溅射模式和DC/RF混合溅射模式，在DC溅射模式下可以制备出电阻率比较低

4、的Mo薄膜，而在RF模式下可以制备出反射率比较高的Mo薄膜。通过调整工作气压和溅射功率，Mo薄膜展示了不同的表面形貌和结晶性：在较低的工作气压下可以制备出结晶性较好的Mo薄膜，随着溅射功率的增加，Mo薄膜的结晶性和晶粒尺寸都会增加。本文在DC溅射模式下，溅射功率为300W，工作气压为0.1Pa，衬底不加热时制备出了电阻率为34×10-6Ω·cm的Mo薄膜。为了制备出电阻率低、附着性好、反射率高的Mo薄膜，分别在DC/DC溅射模式和DC/RF溅射模式、DC/DC/DC溅射模式和RF/DC/RF溅射模式下沉积制备了双层Mo薄膜和三层Mo薄膜。所获得的Mo

5、薄膜都显示出了较低的电阻率和较好的附着性，DC/RF溅射模式和RF/DC/RF溅射模式下制备的Mo薄膜反射率会更好。在DC/RF溅射模式下的Mo薄膜的电阻率为67×10-6Ω·cm和RF/DC/RF溅射模式下的Mo薄膜的电阻率为61×10-6Ω·cm。采用化学水浴法制备CdS薄膜，通过正交试验法和对比试验法探究不同工艺条件下CdS薄膜的各项性能，分别探究了氯化铵溶液的浓度、硫脲的浓度、氯化镉溶液的浓度、氨水的用量、水浴温度、水浴时间以及退火条件的变化对CdS薄膜性能的影响。在CdCl2浓度为0.004mol/L时，CdS薄膜的致密度最好，晶粒尺寸比较

6、大，结晶性良好；水浴温度为90℃时，CdS薄膜晶粒尺寸较大，结晶性较好；沉积时间为9~13mins时，沉积方式为离子-离子机制，得到表面平整致密的CdS薄膜；氨水用量为20ml时，薄膜透过率I最高达95%，禁带宽度为2.5eV，比较接近CdS薄膜的理论值；经过退火后CdS薄膜的结晶性增加，晶粒尺寸增加，致密度增加，本文的最佳退火条件为350℃，1h时。关键词：CIGS、太阳能电池、Mo薄膜、CdS薄膜IIABSTRACTCu(InGa)Se2-basedsolarcellshavebeenoneofthemostpromisingsolarcellt

7、echnologiesforcost-effectivepowergeneration.ItisreportedthatthehighestefficiencyofCIGSsolarcellcouldreachupto21.7%.ThebackelectrodeMofilmsandbufferlayerCdSfilmsofCIGSsolarcellsplayimportantrolesinimprovingtheefficiencyofthecells.Comparedwithothermaterials,Mometalisanidealbackco

8、ntactmaterialforCIGSsolarcellsbecauseofitsinertnessand