游亮开题报告

《游亮开题报告》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、中南大学研究生学位论文选题报告（学位论文工作计划）题目名称：Cu2ZnSnS4薄膜太阳能电池吸收层材料的制备与表征姓名：游亮学号：103912062攻读学位：硕士学科专业：动力工程学院：能源科学与工程学院所在教研室：电子系指导教师：周继承教授填写日期：2011年12月（选题报告由研究生填写，原件交研究生助理处）2011年12月23日一、课题来源、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。（附主要参考文献）1.1课题来源：（1）课题背景能源问题是当今世界最主要的问题之一。随着社会经济的高速发展，能源消耗剧增，化石燃料的日趋枯竭。加之与日俱增的化石

2、燃料的燃烧所造成的环境污染，己经对地球生态平衡和人类的生存带来了严重的危害。煤、油、电的短缺引发了人们的能源危机感和经济发展速度减慢，迫使人们不断探求新的洁净能源。太阳能取之不尽、用之不竭、无毒、无害、无污染，是人们解决能源和环境问题的最佳选择。光伏发电可以将太阳光能直接转化为电能，是太阳能利用研究中最重要的研究领域之一。因此，开发利用太阳能成为世界各国可持续发展能源的战略决策，无论是发达国家还发展中国家均制定了中长期发展计划，把光伏发电作为人类未来能源的希望。在市场引导和政策支持下，光伏产业发展非常迅速。从2003年至2008年，全球光伏

3、安装总量平均年增长率达39%。到2009年，全球光伏安装总量达21.7GWp，而2009年全年光伏安装量就达7.1GWp，占全球光伏安装总量的32.3%。预计到2013年，其全年光伏安装量就将达到22.5GWp[1,2]。光伏产业已成为发展最为迅猛的高新技术产业之一，而提高光电转化效率、降低成本成为当今光伏领域的主攻方向[3]。太阳能电池发展至今，制造方法各异，种类繁多。在国际光伏市场上长期占据主导地位的是晶硅太阳能电池，其技术以半导体、电子工业为基础，工艺路线比较成熟，效率较高但难以获得进一步提。随着硅材料的供应日益紧张，电子工业用硅远不

4、能满足迅速发展的光伏产业需求，各种低成本方法如冶金法等提纯多晶硅一直未有重大突破，导致晶硅太阳电池成本相对较高，且其工艺对原料的浪费也较严重。从20世纪80年代初开始，人们将注意的目光由块体太阳能电池转向薄膜太阳能电池。这种类型的太阳能电池是由具有不同功能的一系列薄膜组成，其材料成本低，单片面积大，集成度高，光电转化效率较高且有较大提升空间[3]。按吸收层材料的不同，可分为硅基薄膜太阳电池和化合物半导体薄膜太阳电池，后者中具有代表性的是碲化镉（CdTe）和铜铟硒（CIS）系(包括CuInGaSe2，CuInS2)薄膜太阳能电池[4,5]。目

5、前，FirstSolar公司在CdTe薄膜太阳电池产业化方面异军突起，取得了一定的成功（2009，1100MW）,但是，CdTe薄膜太阳电池因为镉的毒性在应用上受到一定的限制，而且碲材料是一种罕见的材料，其价格很可能会增加，这样无疑阻碍了CdTe薄膜太阳电池的发展。而CIS系薄膜太阳电池具有一定综合优势。CIS系薄膜太阳电池因其低成本、高的光吸收系数（105/cm）、强抗辐射能力和良好的稳定性被认为是最有潜力的太阳能电池[6,7]，成为国内外众多研究机构和行业专家研究的热点。CuInS2是Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物，属黄铜矿结构[8,9],因其为一

6、种直接带隙的半导体材料，电子直接跃迁所需吸收的光子能量较低，故其光子吸收效率高[10]，带隙为1.5eV左右，属于太阳光最佳吸收带隙范围，其高的带隙有利于提高开路电压[11,12],且对抗高温、抗辐射有着重要的作用[8,10,12]。随着研究的不断进步，CuInS2电池在实验室转换效率上取得了一定的进展。Scheer[13]等采用热源共蒸发技术制备的常规结构（glass/Mo/p-CuInS2/n-CdS/n+ZnO/Al）的小面积CuInS2薄膜太阳电池转化效率达到10.2%,随后，斯图加特大学[14]的研究小组报道用同样的方法制备的Cu

7、InS2薄膜太阳电池其转化效率达到了12.2%。Siemer[15]等人采用快速热处理方法制备的CuInS2薄膜太阳电池转化效率达到了11.4%(A=0.5cm2)。另外Nakabayashi[16]与Klenk[17]领导的两个研究小组均采用两步法（先溅射金属预制层后硫化）制备的薄膜太阳电池其转化效率均超过了10%。在小组件（10-100cm2）、组件（>100cm2）电池的研究以及产业化方面CuInS2太阳电池也得到了很大的发展。德国Hahn-Meitner学院和Sulfurcell公司采用先溅射后硫化方法，制备了面积为17.1cm2的

8、CuInS2型薄膜太阳能电池，其光电转换效率达到9.3％，并且已经在德国建成组件面积为120×60cm的1MW的生示范线。我国安泰科技和德国Odersun公司合作，以非真空环境下