CI(G)S薄膜太阳电池金属预置层的研究

CI(G)S薄膜太阳电池是目前国际光伏界研究开发的热点.本文研究了采用直流磁控顺序溅射制备的Cu-In-(Ga)预制层的材料特性.制备时的工作压强、溅射顺序以及预制层的组分等因素都直接影响着预制层的结构特性,从而影响到硒化成膜后的薄膜质量.为了改善预制层的特性,对预制层样片进行了预热处理.实验表明合适工作压强条件下采用多层结构制备并经过热处理以后所得的预制层样片,表面形貌和合金状况都比较好.

等离子体活化硒对电沉积Cu-In-Ga金属预制层硒化的影响

使用等离子体活化硒源对电沉积制备的Cu-In-Ga金属预制层进行了硒化处理时,发现等离子体功率对Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)晶粒的生长有重要影响,当等离子体功率为75W时,制备出单一Cu(In0.7Ga0.3)Se2相的CIGS薄膜.通过对不同衬底温度的等离子体活化硒源硒化的CIGS薄膜进行了研究与分析,并与普通硒化后的薄膜进行对比,发现高活性硒在低温下会促进Ga-Se二元相的生成,从而有利于Cu(In0.7Ga0.3)Se2单相的生长.对等离子体硒化后的CIGS薄膜进行了电池制备,发现单相CIGS薄膜没有显著提高电池性能.通过优化工艺,所制备的CIGS电池效率达到了9.4%.

电沉积Cu-In-Ga金属预制层的硒硫化研究

以H2S气体作为硫源、固态蒸发硒蒸气作为硒源对电沉积Cu-In-Ga金属预制层进行硒硫化处理.通过电沉积Cu-In-Ga金属预制层在不同衬底温度下硒化、硫化和硒硫化的对比实验,发现CuInS2相和CuIn(S,Se)2相优先生成,抑制了CuInSe2相的生成,促使InSe相薄膜向内部扩散,减弱了薄膜两相分离现象.采用先硒化后硒硫化处理工艺优化了Cu(In,Ga)(S,Se)2薄膜的制备工艺,在250 C预硒化得到了开路电压为570 mV的太阳电池,在更高的预硒化温度得到了较大短路电流的太阳电池,最终优化得到了效率达到10.4%的电池器件.

CIGS薄膜(InGa)2Se3-富Cu-富In(Ga)的演变

采用三步共蒸发工艺顺序沉积铜铟镓硒(CuInGaSe2,CIGS)薄膜。薄膜的厚度、组份、晶相结构分别由台阶仪、X射线荧光光谱仪(XRF)和X射线衍射仪(XRD)来表征。在(In,Ga)2Se3预制层-富Cu相的演变过程中,依次发生以下相变:Cu(In,Ga)5Se8、Cu(In,Ga)3Se5、Cu2(In,Ga)4Se7(或Cu(In,Ga)2Se3.5)、Cu(In,Ga)Se2(液相CuxSe)。在富Cu相-富In(Ga)相的演变过程中,依次发生以下相变:Cu(In,Ga)Se2(液相CuxSe)、Cu2(In,Ga)4Se7(或Cu(In,Ga)2Se3.5)、Cu(In,Ga)3Se5、Cu(In,Ga)5Se8。对这两个演变过程中薄膜的生长机理和结构特性进行了讨论。