Cu-ZN-Sn硫族化物薄膜吸收層的共濺射制備工藝及性能研究.pdf

1、當(dāng)前Cu-Zn-Sn-硫族化物薄膜太陽能電池因其突出的優(yōu)點(diǎn)（直接帶隙約1.45-1.51eV、光吸收系數(shù)高約104 cm-1、無毒、礦源豐富、價(jià)格便宜和環(huán)境友好），近年來成為可再生能源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文以Cu-Zn-Sn-硫族化物為研究對象，采用磁控共濺射法制備了Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜材料，并利用高溫硒化工藝制備了Cu2ZnSn(SSe)4(CZTSSe)薄膜吸收層材料，評估了它們作為薄膜太陽電池吸收層的光電性能。

2、　　首先，利用共濺射法制備Cu-Zn-Sn-S預(yù)制層，并高溫退火制備Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜。研究制備工藝條件對薄膜性能的影響。結(jié)果表明，樣品光學(xué)帶隙隨退火溫度升高而減小，且隨著退火溫度升高，衍射峰強(qiáng)度逐漸增加，薄膜沿(112)方向擇優(yōu)生長。ZnS、SnS、Cu2S靶材濺射功率分別為60、15、20W，退火溫度為540℃，濺射時(shí)間20min，使用上述工藝可制得貧銅富鋅結(jié)構(gòu)CZTS吸收層，薄膜成相較好，可見光范圍內(nèi)的吸收系數(shù)大于

3、104cm-1，顆粒均勻致密，光學(xué)帶隙為1.5eV。
　　為進(jìn)一步優(yōu)化CZTS薄膜的性能，用固體Se粉作為硒源，采用高溫硒化Cu-Zn-Sn-S預(yù)制層，制得貧銅富鋅結(jié)構(gòu)的CU2ZnSn(S，Se)4薄膜。研究了高溫硒化工藝條件對CZTSSe薄膜性能的影響。結(jié)果表明，硒化后CZTSSe薄膜的光學(xué)帶隙與CZTS薄膜相比較小，表面均勻性好且更加致密。并且隨著硒化工藝中硒粉量的增加，光學(xué)帶隙逐漸減小，當(dāng)硒粉量分別為0.002、0.004、