單靶磁控濺射制備CIGS薄膜.pdf

1、銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池具有抗輻射能力強、光電轉(zhuǎn)化效率高、工作性能穩(wěn)定等特點，是最有發(fā)展前景的太陽能電池之一。CIGS光吸收層薄膜的主要制備方法是多源共蒸發(fā)法和濺射-硒化法。用共蒸發(fā)法制備的CIGS器件的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到20.3％，是目前CIGS薄膜太陽能電池的最高轉(zhuǎn)化效率紀(jì)錄。但是共蒸發(fā)法工藝難度大、成品率低、原料利用率低。濺射-硒化工藝不僅可大面制備CIGS薄膜，原材料利用率高，而且濺射法制備的前驅(qū)體薄膜致密性高，組分

2、均勻性好，元素的化學(xué)配比可調(diào)。缺點是硒化工藝耗時長、產(chǎn)率低。
　　鑒于目前CIGS光吸收層薄膜制備工藝的優(yōu)缺點，本論文創(chuàng)新性的采用磁控濺射CIGS四元化合物靶，并省去后硒化或退火處理，一步法制備CIGS薄膜。在此，對CIGS薄膜的制備工藝進行了較為系統(tǒng)的探索研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)研究了背電極Mo層對CIGS層形貌和結(jié)晶性的影響。通過觀察不同條件下沉積的Mo層對CIGS層表面形貌、薄膜結(jié)晶性的影響，最終確定Mo層

3、的最佳濺射參數(shù)。
　　(2)以磁控濺射的襯底溫度、濺射氣壓、靶基距和濺射功率這四個主要參數(shù)為出發(fā)點，詳細研究濺射參數(shù)對CIGS薄膜結(jié)晶性、表面形貌、薄膜致密度和薄膜生長機理的影響。通過改善濺射參數(shù)，最終制備出結(jié)晶性好、平整致密的CIGS薄膜。
　　(3)首次觀察到CIGS微米柱。在低濺射功率、高濺射氣壓、高襯底溫度條件下沉積的CIGS薄膜會出現(xiàn)直徑在幾百納米到數(shù)微米的微米柱。通過SEM對CIGS微米柱進行形貌觀察，并以此對其