资源描述：
《柔性基底上电沉积法制备铜铟硒太阳电池薄膜》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第3期桂林工学院学报Vol127No132007年8月JournalofGuilinUniversityofTechnologyAug12007文章编号:1006-544X(2007)03-0370-04柔性基底上电沉积法制备铜铟硒太阳电池薄膜1,211龙飞,李建军,邹正光(11桂林工学院有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室,广西桂林541004;21武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070)摘要:采用简单的二电极系统,以大面积的铂网为阳极,钼或不锈钢薄片为阴极,以氯化铜、三氯化铟、亚硒酸的水溶液为
2、电沉积液,利用一步电沉积技术在不锈钢薄片柔性基底上电沉积制备铜铟硒(CIS)薄膜前驱体,该前驱体经热处理后得到具有黄铜矿型晶体结构CIS薄膜.采用XRD、SEM和EDAX等对制备的CIS薄膜进行了表征,结果表明所制备CIS多晶薄膜物相纯净、晶型发育好,表面无裂纹,晶粒均匀.关键词:CuInSe2;电沉积;薄膜;太阳电池中图分类号:O48411;TM914142文献标志码:A铜铟硒薄膜是最重要的多元化合物半导体光以柔性基板(金属薄片)开发制备CIS一直是一伏材料,光电转换效率高、性能稳定,不会发生个难题.但是,用柔性基板制备CIS
3、具有重量轻、光诱导衰变,是最具潜力的第二代太阳能电池材易于展开等特点,有利于太阳能电池在军事、航[1][5]料.近年来CIS薄膜电池的光电转换效率从上天工业上的应用.另外在运输、安装,以及降世纪80年代最初的8%提高到15%左右,最高达低制备成本等方面也有玻璃基板无可比拟的优势,[2]1912%.其制备方法主要有Cu-In合金膜硒化其对CIS薄膜制备工艺水平要求也较刚性基底更法、真空蒸发法和磁控溅射法等.它们或是在真高一些.本文采用一步电沉积技术在不锈钢薄片空、高温条件下制备,或使用有毒气体,或采用柔性基底上成功制备出了表面无裂
4、纹、晶型发育昂贵的仪器设备和原料,所制备的CIGS太阳能电好、粒径分布较为均匀的CIS薄膜.池成本太高以至不能实现商业化生产.电沉积法1实验方法与过程是一种低成本制造CIS先驱薄膜的最有潜力的方[3,4]法,其技术特点是:所需要的沉积温度低,可CIS薄膜的电沉积制备过程分为电沉积过程和在常温下进行,因此薄膜中不存在残余热应力问热处理过程两个阶段.电沉积过程制备CIS前驱题,有利于增强基片与薄膜之间的结合力,且可体薄膜,热处理使前驱体薄膜晶化,从而获得结以在形状复杂和表面多孔的基底上制备均匀的薄晶良好的物相.膜材料;可进行大面积样
5、品的镀覆;由于不需要111电沉积过程真空,设备投资少,原材料利用率高,工艺简单,实验采用简单的二电极系统,以铂网为阳极,因而更易于实现CIS型太阳能电池的大规模工业Mo或不锈钢薄片为阴极,以氯化铜、三氯化铟、亚化生产.传统CIS的制备是将CIS沉积到以玻璃为硒酸的水溶液为电沉积液,电镀添加剂为柠檬酸基板的薄Mo层上,由于柔性基板的热变形较大,钠,在不搅拌的情况下恒电势沉积.电沉积液的组收稿日期:2006-04-24基金项目:广西自然科学基金资助项目(桂科自0542013)作者简介:龙飞(1979-),男,博士研究生,研究方向:新
6、能源材料.通讯作者:邹正光,博士,教授,E2mail:zouzg@glite1edu1cn.第3期龙飞等:柔性基底上电沉积法制备铜铟硒太阳电池薄膜173[11]分为01012mol/LCuCl2,01025mol/LInCl3,01025镀合金原理,笔者采用两种措施:(1)改变电2+mol/LH2SeO3,011～015mol/L柠檬酸钠,pH115.镀液中离子的浓度配比,使沉积电位较正的Cu4+3+沉积电压110V,在室温下沉积30min.和Se的浓度小于沉积电位较负的In的浓度;112热处理工艺(2)在电镀液中添加络合剂,与
7、沉积电位较正的电沉积获得的CIS前驱体薄膜放入管式炉中,离子形成络合离子从而使其沉积电位负移.其中在Ar气保护气氛下,以10℃/min的升温速度升第2条措施是关键,如果不添加络合剂,由于2+4+3+温至450℃并保温30min,保温结束后停止加热,Cu、Se的沉积电位远比In的沉积电位要正,2+4随炉自然慢冷;冷却到低于50℃时,关闭Ar气,即使改变电沉积液的离子浓度配比,Cu、Se的3+开炉取样.活度依然大于In的活度,那么在电沉积过程中2+4+3+113测试Cu、Se要优先沉积出来,而In则沉积出来用日本Rigaku理学公司
8、D/Max-IIIA型X射的量很少,热处理后得到的薄膜是Cu和Se的化线衍射仪分析热处理前后的前驱体薄膜和CIS薄合物为主的晶相,物相的组成决定于Cu和Se组膜,用日本JEOL电子公司JSM-5610LV型扫描分的多少,图1得到的即是CuSe2.在电化学沉积[7
