化學(xué)浴沉積法制備銅銦鎵硒薄膜太陽能電池緩沖層材料CdS.pdf

1、當(dāng)前，隨著化石能源的日益枯竭以及環(huán)境污染等問題迫使人們尋求可替代的再生新能源。而且光伏產(chǎn)業(yè)正在成為各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。其中作為第三代的薄膜太陽能電池銅銦鎵硒（CIGS）也在逐漸產(chǎn)業(yè)化。然而，在如何進(jìn)一步提高電池效率以及大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化確保重復(fù)性方面還存在很多障礙。銅銦鎵硒太陽能電池涉及很多層薄膜材料的制備，工藝復(fù)雜，每一層材料的制備都會對電池性能有影響。本論文就化學(xué)浴沉積法合成緩沖層材料CdS薄膜的工藝及其生長機(jī)制進(jìn)行了一些研究。<

2、br>　　 化學(xué)浴沉積法制備CdS薄膜主要涉及到兩種機(jī)制：ion-by-ion和cluster-by-cluster；兩種機(jī)制生長出來的薄膜具有不同的物理性質(zhì)。條件的改變（如溫度、濃度、pH值、沉積時間等）會對薄膜的生長速率，表面形貌，晶體結(jié)構(gòu)，光學(xué)性質(zhì)等產(chǎn)生很大的影響。由于反應(yīng)物濃度和pH值的影響在文獻(xiàn)中已經(jīng)有很多報道，本文著重選取了沉積溫度和時間對薄膜性能的影響。
　　 在60oC、70oC、80oC、90oC條件下，沉積

3、不同時間得到CdS薄膜，對其進(jìn)行SEM、XRD以及OT表征，根據(jù)Urbach公式計算帶隙。隨著沉積溫度的增加，薄膜生長速率加快直到達(dá)到飽和厚度，然后由于剝蝕，進(jìn)一步反應(yīng)薄膜厚度會降低。本文提出，不論溫度，薄膜的生長一開始由ion-by-ion機(jī)制占主導(dǎo)，隨著時間的進(jìn)行，cluster-by-cluster機(jī)制控制著反應(yīng)。并從表面形貌，晶體結(jié)構(gòu)，帶隙值變化等方面對這一生長機(jī)制作出了合理的解釋。
　　 另外，盡管銅銦鎵硒太陽能電池在

4、未來幾年仍有很大發(fā)展?jié)摿?，但由于銦在地殼中的分布量比較小，其最終勢必會受到限制。類似銅銦鎵硒（CuInxGa1-xSe2）薄膜的銅鋅錫硫薄膜（Cu2ZnSnS4）正在引起實(shí)驗室的廣泛關(guān)注。它們具有相同的黃銅礦晶體結(jié)構(gòu)，類似的光電性質(zhì)。銅鋅錫硫薄膜的直接帶隙為1.4ev-1.5ev，其中的各種基本元素在地殼中分布廣泛且無毒。且目前采用共蒸發(fā)法，效率為6.77％的CZTS太陽能電池已經(jīng)被制備出。因此，本論文在非真空法制備CZTS薄膜方面也做