CuInSe2太陽能薄膜材料的一步電沉積制備及表征.pdf

1、能源(Energy)—經(jīng)濟(jì)(Economy)—環(huán)境(Environment)問題是二十一世紀(jì)人類面臨的重大問題,而其中能源問題尤為嚴(yán)重。太陽能以取之不盡、用之不竭、隨處可得、安全、清潔等特點(diǎn),成為解決“3E”問題的有效途徑。太陽能電池利用光伏效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,是太陽能應(yīng)用的重要方式之一。CuInSe2(CIS)是一種直接帶隙材料,光吸收系數(shù)高達(dá)6×105cm-1,而且制造成本低、轉(zhuǎn)換效率高、性能穩(wěn)定,被認(rèn)為是未來最有發(fā)展前景的光電

2、材料。CuInSe2材料的制備方法主要有真空蒸發(fā)法、磁控濺射法、分子束外延法、電沉積法、絲網(wǎng)印刷法等,其中電沉積法制備CI(G)S薄膜具有低成本、高效率、非真空、安全環(huán)保、利于大面積生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。
　　本文以CuCl2,InCl3,SeO2,KCl(電解質(zhì)),檸檬酸鈉(絡(luò)合劑)的水溶液為電沉積液,采用三電極體系恒電位一步電沉積法制備了CuInSe2薄膜材料,并通過掃描電鏡(SEM)、掃描電鏡自帶能譜儀(EDS)、X射線

3、衍射儀(XRD)對(duì)薄膜進(jìn)行表征。研究的主要內(nèi)容如下:
　　第一,采用磁控濺射法制備背電極Mo薄膜,并研究了濺射功率與Mo薄膜沉積速率以及薄膜表面形貌的關(guān)系。研究結(jié)果表明:濺射功率與Mo薄膜的沉積速率呈線性關(guān)系;Mo薄膜的表面形貌隨濺射功率的增大而變差,在濺射功率為30W時(shí),薄膜的顆粒均勻致密,表面粗糙度最小。
　　第二,運(yùn)用電化學(xué)工作站,采用循環(huán)伏安法分析Cu、In、Se三種元素在不同絡(luò)合劑濃度下單獨(dú)沉積和共沉積的電化學(xué)行為

4、,并研究了絡(luò)合劑濃度對(duì)一步電沉積制備CIS薄膜形貌、物相結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的影響,通過實(shí)驗(yàn)得到了理想的絡(luò)合劑濃度。
　　第三,研究了沉積電位對(duì)恒電位一步電沉積制備CIS薄膜形貌、物相結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的影響,通過實(shí)驗(yàn)得到了理想的沉積電位。
　　第四,在理想的絡(luò)合劑濃度和沉積電位下制備CIS薄膜材料,并進(jìn)行硒化退火,初步研究了退火溫度為500℃時(shí)退火時(shí)間對(duì)CIS薄膜形貌和物相結(jié)構(gòu)的影響,通過實(shí)驗(yàn)得到合適的退火時(shí)間。
　　研究結(jié)果