電沉積法制備CuInS-,2-和CuInSe-,2-薄膜的研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)石化能源的日益減少，太陽(yáng)能作為一種重要的可再生能源逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。光伏發(fā)電是太陽(yáng)能利用研究領(lǐng)域中最重要的發(fā)展方向之一。過(guò)去的幾十年里，全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。目前占市場(chǎng)份額90％以上的是晶體硅太陽(yáng)電池，由于其使用的原材料高純硅價(jià)格較高，生產(chǎn)過(guò)程中能耗高，電池生產(chǎn)成本難以降低，阻礙了它的進(jìn)一步大范圍應(yīng)用。近年來(lái)，薄膜太陽(yáng)電池由于具有低成本、高性能等優(yōu)點(diǎn)而引起了人們的廣泛關(guān)注。CuInS2和CuInSe2(CIS)等I-III

2、-VI2族化合物薄膜電池具有高理論轉(zhuǎn)換效率、直接禁帶、高光吸收系數(shù)、禁帶寬度與太陽(yáng)光譜相匹配和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此成為很有發(fā)展前景的下一代太陽(yáng)電池。普遍采用的真空法制備此類(lèi)CIS薄膜雖然成膜質(zhì)量較好，但設(shè)備和技術(shù)要求都很高，導(dǎo)致成本較高。采用非真空法如噴涂，顆粒涂覆，電沉積等制備CIS薄膜設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，薄膜的生產(chǎn)成本低，而且容易大面積成膜，有望實(shí)現(xiàn)CIS薄膜太陽(yáng)電池工業(yè)化大規(guī)模量產(chǎn)，具有很好的發(fā)展前景。
　　 采用電沉積法制

3、備CIS薄膜易于控制薄膜的厚度，可在大尺寸和形狀復(fù)雜的襯底上沉積薄膜，并且電沉積過(guò)程在室溫下進(jìn)行，能量損耗低。一步電沉積法與兩步電沉積法相比，能同時(shí)將三種元素還原到襯底上，易于控制薄膜的成分，獲得缺陷較少的高質(zhì)量CIS薄膜。本文利用一步電沉積法制備了CuInS2和CuInSe2薄膜，對(duì)制備的薄膜進(jìn)行了分析和表征，并初步制備了CuInS2薄膜太陽(yáng)電池原型器件。本論文取得的主要成果如下：
　　 1.利用一步電沉積法制備出具有不同Cu

4、/In比的均勻致密的CuInS2薄膜，薄膜的厚度約為1～2μm，薄膜為黃銅礦結(jié)構(gòu)，禁帶寬度約為1.47 eV，呈p型。研究了沉積電位、襯底、Cu/In比、pH值、檸檬酸鈉用量和原材料等對(duì)先驅(qū)體薄膜的影響以及后續(xù)熱處理?xiàng)l件對(duì)CuInS2薄膜的影響。
　　 2.在一步電沉積法制備CuInS2薄膜的基礎(chǔ)上初步制備出結(jié)構(gòu)為Mo/CuInS2/CdS/ZnO/ITO/C的薄膜太陽(yáng)電池原型器件。電池的平均開(kāi)路電壓為350mV，平均短路電流為