新型銅系太陽能電池材料的研究.pdf

1、近年來，銅銦鎵硒(CIGS)系薄膜太陽能電池因其具有較強(qiáng)的抗輻射能力，制造成本低，弱光性好，長期性能穩(wěn)定性好等優(yōu)點，轉(zhuǎn)換效率接近多晶硅的水平，同時它可在柔性基材上使用，而被國際上稱為下一時代的最有發(fā)展前景的廉價太陽能電池。
　　本文從CIGS薄膜太陽能電池的吸收層材料著手，采用非真空法制備CIGS納米晶粉末，以旋涂燒結(jié)的方式制備CIGS吸收層薄膜，有利于降低太陽能電池的成本。
　　首先采用溶劑熱法，分別以水合肼和乙二胺為還原

2、劑，試制CuInSe2納米晶。通過XRD、SEM分析不同溫度及反應(yīng)時間的產(chǎn)物形貌，結(jié)果顯示采用水合肼為還原劑產(chǎn)物多為片狀結(jié)晶，而采用乙二胺為還原劑得到的產(chǎn)物具有較好形貌且多為純相。但是其反應(yīng)時間過長，溶劑乙二胺易燃，低毒有一定危險性，難以大規(guī)模生成。采用TEA為反應(yīng)溶劑，通過非注入法制備CuInSe2納米晶，XRD、SEM結(jié)果顯示所得納米晶相純度隨著反應(yīng)時間的增加而趨于單相，呈均勻的類球型結(jié)構(gòu)，XPS和EDX結(jié)果證明了其化學(xué)計量比以及元

3、素價態(tài)。UV-VIS測試得到納米晶的能帶隙為1.03±0.03eV，符合光伏應(yīng)用的要求。
　　在前面工藝基礎(chǔ)上通過摻入適量的Ga來替代In的位置，使生成的銅銦鎵硒納米晶的能帶隙寬度在1.0eV-1.75eV之間，UV-VIS測試結(jié)果顯示能帶隙的寬度值和Ga的含量成正比。當(dāng)Ga/（In+Ga）的比例在0.2-0.3時，所獲得的銅銦鎵硒納米晶能帶隙寬度范圍為1.4~1.6eV，符合高效的CIGS薄膜太陽能電池對材料的要求。
　　

4、第三步以低成本的Zn，Sn元素替代納米晶CuInxGa(1-x)Se2中的In，Ga元素制備Cu2ZnSnSe4納米晶。通過XRD、SEM、DSC測試其形貌與結(jié)晶性。UV-VIS測試得到制得的CZTSe納米晶的禁帶寬度為1.04eV，與理論值一致。有利于進(jìn)一步降低CIGS太陽能電池的成本。
　　最后以前面制備好的CIGS納米晶為原料，通過向溶液中加入乙基纖維素，獲得均勻穩(wěn)定的CIGS油墨。通過甩膠機(jī)旋涂形成均勻的薄膜，在氬氣保護(hù)下