CuInS2吸收層薄膜的制備及薄膜電池的電學(xué)性質(zhì)表征.pdf

1、隨著世界人口的不斷增長，能源需求量不斷加劇。目前主要的能源為化石燃料?；茉词遣豢沙掷m(xù)發(fā)展能源，化石的燃燒釋放的有毒氣體會嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，尋找可取代傳統(tǒng)能源的清潔能源是十分急迫的。在眾多的新型能源中，太陽能是最豐富、清潔而且高效的能源之一。而太陽能電池作為將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的主要器件，引起了很多的關(guān)注。在眾多的太陽能電池種類中，薄膜太陽能電池一般可以由很廉價的方法制備得到，并且能夠減少原材料使用，節(jié)約能量消費(fèi)及縮短能量回饋利用周期

2、等優(yōu)點(diǎn)。另外，它可以在柔性襯底上沉積，可直接完成對電池組件的大規(guī)模生產(chǎn)。銅銦鎵硒(CIGS)半導(dǎo)體薄膜材料，是非常合適的太陽能電池吸收層材料。但是由于銦和鎵元素在地球中的含量不高，所以它的大規(guī)模應(yīng)用受到了限制。近年來，對(Ⅰ)2(Ⅱ)(Ⅳ)(Ⅵ)4型的四元化合物銅鋅錫硫/硒(CZTS/Se)的研究很受關(guān)注，所需元素含量相對豐富成本低且低毒，被認(rèn)為是合適的取代材料。CZTS/Se電池的光伏特性好，具有很高的理論轉(zhuǎn)換效率。然而，某些損失行為

3、的存在限制了實(shí)際轉(zhuǎn)換效率或輸出效率的進(jìn)一步提高。這些損失過程包括，光的吸收及電子的收集損失、復(fù)合損失、阻抗損失等。
　　本課題在對新材料的制備進(jìn)行探索的同時，針對制備的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率不高的問題，開展了對電池組件的電學(xué)性質(zhì)的測試與研究。希望通過對其電學(xué)性質(zhì)的清晰表征，給出提高電池效率的有效改進(jìn)手段。該論文內(nèi)容可分為以下兩個主要部分:
　　第一部分主要是CuInS2和Cu2SnSe3薄膜材料的制備。以氧化物為前驅(qū)體制備

4、CuInS2薄膜吸收層材料，并通過改變硫化溫度，制備出了結(jié)晶性好，相單一的薄膜材料，并制備了相應(yīng)的薄膜電池。盡管吸收層薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和相貌都很好，但結(jié)果發(fā)現(xiàn)制備出的薄膜電池的效率很低。因此我們接下來展開了對電池器件的研究，分析電池轉(zhuǎn)換效率不高的原因。
　　第二部分介紹了太陽能電池的器件物理機(jī)制。對電池的基本原理，等效模型及以pn結(jié)為基礎(chǔ)的電池的幾種常用研究手段做了全面的調(diào)研。對SLG/Mo/CZTSe/CdS/ZnO/ZnO∶Al