铜铟硒薄膜太阳能电池的几个基础问题研究.pdf

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1、前沿进展铜铟硒薄膜太阳能电池的几个基础问题研究4蒋方丹!!冯嘉猷（清华大学材料科学与工程系先进材料教育部重点实验室北京’%%%56）摘!要!!文章简述了铜铟硒（789）薄膜电池的性能特点和研究现状，重点提出了影响其规模化推广的几个基础问题，包括：射频溅射法直接制备789薄膜、省略硒化工艺的问题；:3;替代7<9作为789薄膜电池的缓冲层材料的问>题；=1离子对789薄膜及电池性能的作用及机制问题-这几个基础问题的研究成果，可以为789薄膜电池产业化探索新的道路->关键词!!铜铟硒，薄膜电池，:3;缓冲层，=1作用!"#

2、$%&’#(%)*("$+’*,-."/#0’$(1+#-+)&*2%*’$*,)%34’))*?8@=AB13CDE13!!BF=A?01DGH.4（!"#$%&’()*+%,-"*.%/"01%23，4"5%0/6",/’(.%/"01%237-1",-"%,*8,91,""01,9，:31,9;<%=,1+"031/#，>"1?1,9，’%%%56，@;1,%）52*(3%4(66I(J*JKLHKM132J2(1K12)JK0N)02N13

3、2J//N1KJOK0JL/P03)KHD<.2J<-I(JJM*(1N0N0N/10

4、O.LLJK/1PJKN，13<)(JJLLJ2)13<03)JK31/MJ2(130NMHL=1>0H3H3*KH*JK)0JNHL789L0/MN13JLLJ2)$望获得大规模应用的太阳能电池之一，受到了广泛’!引言的关注-789薄膜的一个重要特性是其能隙

5、可通过用A1和@/部分取代83，或用9部分取代9J来进行调节，目前全球年能源消耗量仅相当于太阳6%分钟因而也相应地发展出铜铟镓硒（7.（83，A1）9J$，内投射到地球表面的能量-太阳能取之不尽、用之不78A9）、铜铟镓硒硫（7.（83，A1）（9J，9）$，78A99）和竭，因此研究和开发太阳能成为我国“十一·五”规划和国家中长期科学发展规划的优选主题-太阳能铜铟铝硒硫（7.（83，@/）（9J，9）$，78@99）等体系，其电池在航天、通讯及微功耗电子产品领域中已占据中78A9体系光伏性能最优-美国可再生能源实验了

6、不可替代的位置，但作为社会整体能源结构的组室制备的小面积78A9薄膜电池的最高转换效率达成部分所占比例尚不足’X，其主要原因是广泛使到’Z-$X，大面积组件转换效率也达到了’#X-值用的晶体硅太阳能电池成本高，限制了进一步推广-得一提的是，尽管理论预测太阳光最佳吸收能隙为因此，自$%世纪5%年代中后期以来，发展了薄膜型’-6#J[，78A9薄膜电池在能隙为’-$—’-"J[时达太阳电池-在各种薄膜型太阳能电池中，铜铟硒到最佳性能，此时A1（Y83>A1）的值为%-"-789薄（7.839J$，789）薄膜太阳能电池由于

7、材料有近似最膜电池的典型结构和组成如图’所示-789薄膜电#佳的光学能隙（8C）、吸收率高（’%Y2M）、抗辐射能$%%&R%"R$$收到初稿，$%%&R%5R’’修回力强和长期的稳定性等特点，被国际上称为最有希4!通讯联系人-FM10/：LJ3CVPWM10/-)N03C(.1-J<.-23!"#卷（$%%&年）’’期!!!!!!!!!!!!!())*：++,,,-,./0-12-23·<;:·前沿进展如，美国可再生能源实验室采用多元素共蒸发法制备的/0G1薄膜电池的转化效率已经达到.8&6A，是薄膜太阳能电池中的最

8、高纪录&但多元素共蒸发法的缺点是重复性不好，而且难以保证大面积上薄膜成分的均匀性&［6］H!*""*+!*3I*在.8J@年报道用一步电沉积法制备/01薄膜，其原理是通过电镀的方法一次性将铜、铟、硒等组元沉积到阴极衬底上&电沉积法以能满足低成本和大面积均匀的要求而受到重视，G’)(;［@］(9>:(9C等人用电沉积法制备铜铟硒电池