硫化物靶与单质靶制备Cu_2ZnSnS_4薄膜的比较研究

为了验证磁控溅射硫化物靶替代单质靶制备Cu_2ZnSnS_4(CZTS)薄膜及太阳电池的可行性与优越性,采用多周期磁控溅射ZnS-Sn-CuS和Zn-Sn-Cu制备CZTS薄膜,并分析了使用不同溅射靶材对薄膜晶体结构、相纯度、表面粗糙度、化学组分、表面、截面形貌及光电特性的影响。按SLG/Mo/CZTS/CdS/i-ZnO/ZnO:Al/Ni-Al结构制成完整的电池器件并测量了J-V曲线。结果显示采用ZnS-Sn-CuS靶制备的CZTS薄膜太阳电池开路电压为611 mV,短路电流密度为21.28mA/cm^2,光电转换效率达5.11%;而以单质靶为基础制备的太阳电池开路电压为594mV,短路电流密度为18.56 mA/cm^2,光电转换效率为4.13%。这归因于采用ZnS-Sn-CuS制备的CZTS薄膜相比于单质靶更加平整致密,纵向生长更好。证明了采用硫化物靶制备CZTS薄膜及太阳电池相较于单质靶的优越性。

退火温度对分步溅射制备铜锌锡硫薄膜性能的影响

利用ZnS、SnS、CuS三种二元硫化物靶,分步溅射制备了铜锌锡硫(CZTS)薄膜,并在不同温度下进行退火。研究了退火温度对薄膜晶体结构、组分、表面形貌及光学特性的影响。结果表明,当退火温度为400℃时,CZTS薄膜中含有Cu_2S及SnS等多种二次相;随着退火温度的升高,二次相的种类逐渐减少,当退火温度为550℃时,薄膜的表面平整致密,二次相种类最少;然而,当退火温度为600℃时,薄膜表面变得粗糙,二次相种类增多。