磁控溅射法制备CIGS薄膜太阳能电池的工艺及性能研究

【摘要】：采用磁控溅射方法直接溅射铜铟镓硒(CIGS)靶材,制备得到了用于太阳能电池吸收层的CIGS薄膜,然后在Se气氛中对该CIGS薄膜进行退火处理。采用扫描电镜、X射线衍射、Raman、XRF、Hall等方法观察和分析了退火的主要工艺参数对薄膜表面形貌、组织结构、成分以及电学性能的影响,并制备了CIGS太阳能电池。结果表明,采用磁控溅射CIGS靶材+Se气氛中退火处理的方法,可以制备得到成分均匀、电学性能优良、单一黄铜矿相的CIGS薄膜;退火温度和退火时间是影响退火后薄膜质量的主要因素。退火温度低于350℃时,退火效果不明显。退火温度在400℃,退火时间达120 min时,薄膜完成再结晶过程,并制得单一黄铜矿相的CIGS薄膜;退火过程存在Cu-Se二次相的析出和消融,同时具有为薄膜补Se的作用。本文采用该方法制备出的CIGS太阳能电池的最高转换效率为7.69%。 【作者单位】： 清华大学机械工程系;
【关键词】： 太阳能电池 退火处理 磁控溅射 铜铟镓硒 铜铟镓硒靶材
【分类号】：TM914.4
【正文快照】： 铜铟镓硒(Cu(In1-xGax)Se2,简写为CIGS)薄膜太阳能电池由于其具有高光吸收系数、高转换效率、可调的禁带宽度、高稳定性、良好的抗辐射能力等优点,被认为是第三代太阳能电池的主要材料[1-5],其单结电池的最高转换效率已经达到19·9%[6]。目前,制备CIGS吸收层的主要方法为共蒸

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