CuInGaSe,2太阳电池薄膜的制备及其性能研究

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1、东北大学硕士学位论丈摘要CulnGaSe2太阳电池薄膜的制备及其性能研究摘要CulnGaSe2太阳电池具有廉价、高效、稳定等优点，是当前具有良好发展前景的太阳电池之一。本文重点研究了CIGS薄膜的制备工艺、结构、光学及电学性能，并对CuInGaSe2薄膜的制备工艺进行了优化。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外一可见光分光计、四探针法对薄膜的结构、表面形貌、光学及电学性能进行检测。本文以高纯的Cu、In、Ga、Se粉为源材料制备了CulnGaSe2薄膜。在原有的实验基础上对CulnSe2薄膜的制备工艺进行了

2、改进，采用三步共蒸法制备工艺，实验中首先确定了各源材料的沉积率，制定了四元素的蒸发工艺，及各源材料的加入比例。研究了基片温度、组分含量、退火处理对薄膜表面形貌、结构、光学及电学性能的影响，进而获得制备CulnGaSe2薄膜的最佳工艺。研究结果表明：三步法中第一步衬底温度为400。C时，获得了具有0no．7Gao．3hSe3相结构的预置层；第二、三步衬底温度500。C时，薄膜获得了单一黄铜矿结构的Cu(IIlo．7Gao．3)SeE相，薄膜在(112)晶面有高度的择优取向；不同基片温度下的薄膜对可见光都具有较高的吸收指数

3、；随着衬底温度的升高，电阻率逐渐降低，基片温度为500。C时，薄膜获得了122．4Q·cm的电阻率；掺杂Ga可提高禁带宽度及薄膜性能，Ga／(In+Ga)=0．3左右时，CIGS薄膜的能隙在1．13～1．26ev之间；真空退火处理改善了CIGS薄膜的质量，结晶度提高，缺陷减少，晶粒尺寸增大，基片温度为500℃时薄膜的电阻率降为0．914fl·cm；CIGS薄膜相对于CIS薄膜在结构、形貌、吸光性、电阻率上都有较大的提高，其(112)、(220)、(312)峰的强度明显高于CIS薄膜的(112)、(220)、(118)峰

4、。关键词：CulnGaSe2；太阳电池；薄膜；真空蒸发。：一东北大学硕士学位论文abstractPreparationoftheCuInGaSe2solarcellthinfilmsandstudiesoftheirpropertiesAbstractCuInGaSe2solarcellisbecomingoneofthemostpromisingsolarcellsbecauseitischeap，highlyefficientandsteady．Thisthesismainlystudiesthepreparing

5、techniques，structure，opticalandelectricalpropertiesofCIGSthinfilms，andobtainsthepreparingtechniquesofCulnGaSe2thinfilm．Scanningelectronmicroscopy(SEM)，X—raydiffraction(Xlm)，UV-VisibleSpectroscopyandfour-pointprobemethodswasusedtodeterminethesurfacemorphology，cry

6、stallinestructure，opticalandelectricalpropertiesofthefilms．ThestudyisbasedontheformerexperimentandchoosesanewpromisingpreparingtechniquesofCulnGaSe2thinfilmthatisthree··stageCO·-evaporationprocess．TheCulnGaSe2thinfilmispreparedbyitwiththepureCu，In，Ga,Sepowderast

7、heevaporationsources．Inthisstudy,theevaporationtechniqueandtheratioofsourceweightismodified．Thentheeffectofsubstratetemperature，elementratio，annealingtreatmentonthefilmsurfacemorphology,structure，opticalandelectricalpropertiesisstudied，finallythebestpreparingtec

8、hniqueofCuInGaSezthinfilmisachieved．Studyresultsshow：theprescusorhas(In0．7Gao．3)28e3phasein400"Cofthefirststagetemperature；theCIGSthinfilmsexhibitstrongXRDpeaksof(112