銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池的研制碩士學(xué)位論文

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1、東南大學(xué)碩士學(xué)位論文銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池的研制姓名：王建波申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：物理電子學(xué)指導(dǎo)教師：張曉兵;婁朝剛20070126摘要隨著能源與環(huán)境問題的日益突出，人類對(duì)“可再生能源”、。綠色能源”的研究、開發(fā)和利用越來越重要、緊迫。其中，太陽能無疑是人類未來能源的首選，在太陽能的有效利用中，光伏技術(shù)是近些年來發(fā)展最快、最具活力的研究領(lǐng)域。銅銦鎵硒(ClGS)薄膜太陽能電池以其成本低、轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定的特點(diǎn)成為最有發(fā)展前途的光伏器件之一。本文對(duì)C16S太陽能電池的理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料研究

2、和器件制備幾個(gè)方面都做了大量T作。直流磁控濺射制備電池背電極的過程中，在較低的Ar氣壓強(qiáng)下濺射M0薄膜，雖有較低的電阻率，但是平面應(yīng)力不符合要求：而在較高的氣壓下濺射，^10簿膜的平面應(yīng)力符合要求，但電阻率較高。因此我們采用通過控制下作壓強(qiáng)濺射雙層Mo薄膜，用這種方法制備的M0既與玻璃有好的附著性，又有較低的電阻率，符合器件要求。在真空蒸發(fā)法制備吸收層的研究中，通過控制蒸發(fā)材料的組分、蒸發(fā)速率、襯底溫度等工藝參數(shù)，并在空氣中200℃退火后，得到光吸收系數(shù)較高、結(jié)晶狀況良好的P犁CIS薄膜材料：在此基礎(chǔ)上通過工藝

3、的優(yōu)化t實(shí)現(xiàn)了Ga的摻入，制備出了具有坡型帶隙結(jié)構(gòu)的CIGS薄膜材料。經(jīng)測(cè)試驗(yàn)證了CIGS材料具有更寬的禁帶寬度，將其應(yīng)用于電池吸收層有助于開路電壓的提高。水浴琺沉積CdS薄膜，通過不斷優(yōu)化反應(yīng)溶液濃度、水浴溫度，沉積時(shí)間等參數(shù)，采用滴定的方法控制溶液的PH值和反應(yīng)速率，沉積得到了厚度在lOOnm以下，均勻致密的CdS薄膜，適合作CIGS電池的緩沖層．在射頻磁控濺射制備電池窗口層的研究中，首先完成了陶瓷靶和金屬靶的焊釬，然后在濺射過程中不斷調(diào)整-[作壓強(qiáng)、濺射功率等參數(shù)，并反復(fù)調(diào)節(jié)匹配電容cl和C2。使反射功率

4、達(dá)到最小，通過濺射本征zn晌瓷靶制備高阻zn0薄膜，濺射摻Al的ZnO陶瓷靶制備低阻zA0薄膜，此雙層窗u層既有良好的晶格匹配，能帶結(jié)構(gòu)和光吸收特性，又能與上電極有較好的歐姆接觸，以利于降低串聯(lián)電阻。在CIGS太陽電池減反射膜的研究中，首先利用光學(xué)薄膜的f涉原理，計(jì)算減反射膜的厚度和折射率，然后我們根據(jù)材科性質(zhì)和實(shí)際條件。選擇電子束蒸發(fā)法制各A1203減反射膜。用光吸收譜儀測(cè)鼉Ahth薄膜樣品的光吸收特性。其在可見光波段反射率較低，550rim最低點(diǎn)只有5％左右，因此我們電子束蒸發(fā)制備Al舢薄膜作為C1GS電池

5、的減反射膜的方案是可行的。最后我們將以上各單層膜工藝進(jìn)行優(yōu)化整合。進(jìn)行了結(jié)構(gòu)為Glass／go／CIS(CIGS)／CdS／ZnO／z^o／^1／^1舢的CIS(CIGS)薄膜太陽能電池器件的試制探索，并對(duì)電池樣品性能進(jìn)行測(cè)試分析，就目前工藝中存在的問題提出了一些改進(jìn)意見．關(guān)鍵詞；銅銦鎵硒；太陽能電池；薄膜：蒸發(fā)；濺射AbstractWiththeshortageoffossilfuel(oil。coaletc,)emerging，findingtheirsubstitutesbecomescritical．S

6、olarenergyis∞idealrenewableenergyforthispurpose．Soinrecentyearsphotovoltaictechnologiesattractmoreattention．Amongseveralkindsofphotovoltaictechnologies?！耙籌n吒a-Se(ClGs)solarcellisexpectedtobepremisingduetoitslowcostandhighconversionefficiency．Thisthesisconcen

7、tratesontheprocessingoftheCIGSsolarcell．Majurworkshavebeelldoneontheories。structuredesign，materialresearchanddevicefabricationofCIGSsolarcells．Thebackelectrodes，蜘films，weredepositedbymagnetronsputtering．Underlowpressure，theIofilmshavelowresistivitybutitsadhe

8、siontosubstratesispoor，andhighpressureimprovestheadhesionbutleadstohigherresistivity．SowedepositeddoublelayersofUofiImsasthebackelectrodesthroughcontrollingpressurewhichresultsingoodadhesionandl