铜铟镓硒薄膜的制备及其性能研究.pdf

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1、PI之EPARp灯IONANDPROPERTIESSTUDYOFTHECu(Ino．7Gao．3)Se2NANOCRYSTALSFILMADissertationSubmiRedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByChengXinyanSupervisor：Prof．WuSixinMay,2014关于学位论文独创声明和学术诚信承诺lIIIIIIIIPl

2、lIIIIIIIIIIIIIPIIIMIIY2543706本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人(学位论文作者)签名：．丞圣盘盔

3、201≯年j月／2日关于学位论文著作权使用授权书本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书)学位获得者(学位论文作者)签名：201学位论文指导教

4、师签名：201中年f月廖日摘要随着社会的不断发展，传统化石能源日益枯竭，寻找可再生的新能源成为世界各国的当务之急。目前，人们己把来源丰富、廉价、清洁无污染的太阳能作为现代开发利用的主要新能源之一。在太阳能的利用中，铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池由于效率高、成本低、无衰退、寿命长、抗辐射等优点，而被认为是最具有前途的一种新型的光伏电池产品。目前，制备CIGS薄膜的方法有很多种，其中磁控溅射的方法是最见成效的方法之一。在本论文中，我们采用技术成熟的磁控溅射．后硒化法制备CIGS薄膜材料，首先我们采用单个合金靶制备Cu．In．G

5、a(CIG)的合金预置层；然后通过高温硒化退火制备出不同质量的CIGS薄膜材料，并进行了一些光电性能的表征。探讨研究了将CIGS薄膜作为吸收层进行了薄膜电池的组装。在实验中又发现CIGS薄膜具有良好的导电性能和高的催化性能，所以我们把其首次应用到了染料敏化电池上面，所测得的效率可与Pt相媲美。本论文主要从以下几个部分进行研究：第一部分，CIGS薄膜的制备。在这部分实验中，我们采用两步法制备CIGS薄膜材料。首先，通过磁控溅射先制备出不同厚度的Cu．In．Ga合金预置层；其次，通过不同的硒化时间、硒化温度和升温速率等，制备

6、出不同质量的CIGS薄膜材料，并进行了一些表征。简单探讨了这些硒化条件的变化对CIGS薄膜材料性能的影响。第二部分，铜铟镓硒薄膜电池的组装。在本阶段，我们尝试性的进行了CIGS薄膜电池的组装，我们先通过一些测试证明所制备的CIGS为P型结构。对其他各层的制备：首先，分别利用各种方法制备了Mo背电极(具有双层结构)、CdS缓冲层、i-ZnO／Al：ZnO窗口层和Al电极。然后，选择适当质量的CIGS吸收层进行薄膜电池的组装。最后对组装好的电池进行了I．V测试。第三部分，铜铟镓硒薄膜在光电中的应用。我们在FTO基底上制备CI

7、GS薄膜，将薄膜作为对电极材料进行染料敏化电池的组装，并对其性能进行测试。我们通过对不同薄膜的厚度对电池性能的影响进行探索研究，优化实验条件，得到拥有优越性能的染料敏化电池。第四部分，油墨法制备铜铟镓硒薄膜材料。在该部分中，我们采用物理的方法先把T铜、铟、镓三种单质分散到DDT中制成油墨；然后，通过硒化退火的过程制备成CIGS薄膜材料，并进一步对其表征。关键词：Cu(Ino．7Gao3)Se2，磁控溅射，高温硒化，薄膜太阳能电池，对电极，油墨法。ABSTRACTNowadays，withthecontinuousdeve

8、lopmentofsociety,traditionalfossilfuelsaredepleted，lookingfornewrenewableenergyhasbecomemoreimportant．Solarcellshaveattractedgreatattentionasoneofnewenergiesfo