CdS薄膜的真空热蒸发制备及在CIGS薄膜太阳电池中的应用

采用真空热蒸发(VTE)的方法制备了CdS多晶薄膜,研究了不同衬底温度对其微观结构与光电性能的影响。结果显示,不同衬底温度下制备的CdS薄膜均属于六方相多晶结构且具有(002)择优取向;随着衬底温度的升高,(002)特征衍射峰强度增加,半高宽变小,相应薄膜结晶度增大;由CdS薄膜的透射光谱可知,在500~1 000nm波段平均透过率均超过80%,光学带隙随着衬底温度的升高而增大(2.44~2.56eV),表明真空热蒸发方法制备的CdS薄膜可以作为CIGS薄膜太阳电池的缓冲层。将真空热蒸发法制备CdS薄膜与磁控溅射法制备CIGS薄膜太阳电池相结合,在同一真空室内得到了CIGS薄膜太阳电池器件,为CIGS薄膜太阳电池的工业化推广提供了新途径。     

Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳电池研究进展

Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTS)材料具有与Cu(In,Ga)Se2(CIGS)材料相似的光学性质和半导体性质,且原料丰富,是CIGS薄膜太阳电池重要的后备材料。有关CZTS薄膜制备工艺的研究和电池器件转换效率提升的研究正成为本领域新的研究开发热点。目前,有实力的薄膜太阳电池研究队伍已经针对CZTS薄膜太阳电池开展了持续的研究,试图通过不同的CZTS吸收层制备方式和优化电池组装工艺过程,进一步提高CZTS薄膜太阳电池的光电转换效率。文章阐述了CZTS材料特性,着重介绍了目前国内外所采用的CZTS薄膜制备方法,详细讨论了各种薄膜沉积技术的优缺点。最后展望了CZTS电池的发展趋势。     

Cu(In,Ga)Se2太阳电池缓冲层ZnS薄膜性质及应用

在含有ZnSO4,SC(NH2)2,NH4OH的水溶液中采用CBD法沉积ZnS薄膜,XRF和热处理前后的XRD测试表明,ZnS沉积薄膜为立方相结构,薄膜含有非晶态的Zn(OH)2.光学透射谱测试表明,制备的薄膜透过率(λ＞500nm)约为90%,薄膜的禁带宽度约为3.51eV.ZnS薄膜沉积时间对Cu(In,Ga)Se2太阳电池影响显著,当薄膜沉积时间在25～35min时,电池的综合性能最好.对比了不同缓冲层的电池性能,采用CBD-CdS为缓冲层的电池转换效率、填充因子、开路电压稍高于CBD-ZnS为缓冲层的无镉电池,但无镉电池的短路电流密度高于前者,两者转换效率相差2%左右.ZnS可以作为CIGS电池的缓冲层,替代CdS,实现电池的无镉化.     

Cu(In,Ga)Se2太阳电池缓冲层ZnS薄膜性质及应用

在含有ZnSO4,SC(NH2)2,NH4OH的水溶液中采用CBD法沉积ZnS薄膜,XRF和热处理前后的XRD测试表明,ZnS沉积薄膜为立方相结构,薄膜含有非晶态的Zn(OH)2.光学透射谱测试表明,制备的薄膜透过率(λ＞500nm)约为90%,薄膜的禁带宽度约为3.51eV.ZnS薄膜沉积时间对Cu(In,Ga)Se2太阳电池影响显著,当薄膜沉积时间在25～35min时,电池的综合性能最好.对比了不同缓冲层的电池性能,采用CBD-CdS为缓冲层的电池转换效率、填充因子、开路电压稍高于CBD-ZnS为缓冲层的无镉电池,但无镉电池的短路电流密度高于前者,两者转换效率相差2%左右.ZnS可以作为CIGS电池的缓冲层,替代CdS,实现电池的无镉化.     

N-I-P 单结微晶硅太阳电池中N/I 与 I/P界面缓冲层的研究与优化

采用高压RF-PECVD技术制备了本征微晶硅薄膜和n-i-p结构微晶硅太阳电池。详细研究了n-i-p微晶硅太阳电池中n/i 和 i/p 缓冲层对太阳电池性能的影响。实验结果表明,提高n/i 界面晶化率以及在i/p 界面加入非晶缓冲层均有利于太阳电池性能的提高。通过优化界面缓冲层,微晶硅单结电池和非晶硅/微晶硅叠层电池的性能得到大幅度提高。     

CIGS薄膜太阳能电池结构分析

阐述了影响铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池性能和效率的技术因素,包括CIGS半导体材料的晶体结构、电池的结构组成、衬底材料的选择以及CIGS薄膜的Na掺杂等。分析了多元共蒸发法、硒化法沉积CIGS吸收层以及化学水浴法沉积Cd S缓冲层的具体工艺和特征,介绍了柔性CIGS薄膜太阳能电池的卷对卷技术,最后就CIGS薄膜太阳能电池的研发与商业化生产中遇到的挑战及解决方法进行了分析与归纳。     

掺Na制备柔性聚酰亚胺衬底CIGS薄膜太阳电池

研究了Na掺入对低温沉积柔性聚酰亚胺(PI)衬底Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜的结构和电学特性影响。研究结果表明:Na元素的掺入使Ga元素的扩散受到了阻滞,但对CIGS薄膜晶粒尺寸没有明显的影响,少量的Na可提高CIGS薄膜的载流子浓度和降低电阻率;Na的掺入可明显提高CIGS薄膜太阳电池的器件特性,通过优化掺Na工艺,制备的柔性PI衬底—CIGS薄膜太阳电池的最高转换效率达到10.4%。     

CIGS薄膜太阳能电池缓冲层CdS薄膜的制备研究

目前CdS材料的制备方法有很多种,但是最常用的是化学水浴法。本文研究了浓度、反应溶液pH值、温度、沉积时间对CdS缓冲层薄膜的影响,对CIGS薄膜太阳能电池缓冲层CdS薄膜的制备方法进行了论述。     

用超声喷雾热分解法制备p型Zn1-xMgxO薄膜

利用超声喷雾热分解(USP)技术,采用N-Al共掺法,在eagle2000衬底上制备出了电学特性较好的p型Zn0.93Mg0.07O薄膜:电阻率为18.43Ω.cm、迁移率是0.362 cm2/(V.s)、载流子浓度为1.24×1018cm-3。系统分析了前驱溶液中Al掺杂量或Mg掺杂量变化时对p型Zn1-xMgxO薄膜电学特性和结构特性的影响。紫外可见光透射测试表明:Zn1-xMgxO薄膜在紫外-可见光范围内的透过率达到了80%。     

玻璃衬底上RF磁控溅射CIGS薄膜的研究

采用射频磁控溅射的工艺,在玻璃衬底上制备得到了铜铟镓硒(CIGS)薄膜。讨论了衬底温度、溅射气压、退火与否对CIGS薄膜与衬底结合力、显微形貌、晶化程度及电阻率的影响。通过能谱(EDS)测试证明了溅射的CIGS薄膜Ga组分比符合高效吸收层的要求,通过X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)测试,证明了衬底加热溅射、溅射后450℃空气退火可以有效提高CIGS薄膜与衬底的结合并提高晶化程度。通过四探针法电阻率测试证明了低气压条件下溅射、溅射后退火可以有效降低CIGS的电阻率,通过透射光谱分析证明了CIGS薄膜对可见光有高吸收效率,适合作为太阳电池的高效吸收层。     

CdS薄膜的结构特性及其对Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳电池的影响

报道了CdS薄膜的CBD法沉积及其结构特性,其中的水浴溶液包括硫脲、乙酸镉、乙酸铵和氨水溶液.研究了水浴溶液的pH值、温度、各反应物溶液的浓度和滴定硫脲与倾倒硫脲等基本工艺参数对CdS薄膜结构特性的影响.其中,溶液的pH值对CdS薄膜的特性起着关键的作用.XRD图显示了随着溶液pH值的变化,薄膜的晶相由六方相向立方相转变.CdS薄膜的这两种晶相对CIGS薄膜太阳电池性能的影响不相同.c-CdS(立方相的CdS)与CIGS之间的晶格失配和界面态密度分别为1.419%和8.507×1012cm-2,而h-CdS(六方相的CdS)与CIGS之间的晶格失配和界面态密度则分别为32.297%和2.792×1012cm-2.高效CIGS薄膜太阳电池需要的是立方相CdS薄膜.     

CdS薄膜的结构特性及其对Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳电池的影响

报道了CdS薄膜的CBD法沉积及其结构特性,其中的水浴溶液包括硫脲、乙酸镉、乙酸铵和氨水溶液.研究了水浴溶液的pH值、温度、各反应物溶液的浓度和滴定硫脲与倾倒硫脲等基本工艺参数对CdS薄膜结构特性的影响.其中,溶液的pH值对CdS薄膜的特性起着关键的作用.XRD图显示了随着溶液pH值的变化,薄膜的晶相由六方相向立方相转变.CdS薄膜的这两种晶相对CIGS薄膜太阳电池性能的影响不相同.c-CdS(立方相的CdS)与CIGS之间的晶格失配和界面态密度分别为1.419%和8.507×1012cm-2,而h-CdS(六方相的CdS)与CIGS之间的晶格失配和界面态密度则分别为32.297%和2.792×1012cm-2.高效CIGS薄膜太阳电池需要的是立方相CdS薄膜.     

Bphen/Ag/Bphen复合缓冲层对有机太阳电池性能的影响

采用Bphen/Ag/Bphen作为阴极缓冲层,制备了基于CuPc/C60的有机太阳电池,研究了在有机薄膜中加入金属超薄层对器件性能的影响。结果表明,在Bphen缓冲层中加入1 nm的Ag时,器件的电子注入和传输都得到了提高。采用常用的等效电路模型,计算了缓冲层对器件性能参数的影响。发现Bphen/Ag/Bphen可以改善有机层和电极的界面接触性能,降低器件的串联电阻。此外,测试了器件的吸收光谱,研究了复合缓冲层对器件光子吸收的作用,发现加入Ag薄层后提高了器件的光吸收能力。     

金属Cr阻挡层对柔性不锈钢衬底Cu(In,Ga)Se2太阳电池性能的影响

研究了Cr扩散阻挡层对柔性不锈钢衬底Cu(InxGa1-x)Se2(CIGS)太阳电池性能的影响.XRD和SEM分析表明,Cr阻挡层能够部分阻挡Fe等杂质从不锈钢衬底热扩散进入CIGS吸收层中,同时可以显著降低CIGS吸收层的粗糙度,提高薄膜结晶质量.从衬底扩散进入吸收层中的Fe元素以FeInSe2的形式存在,并形成FeCu等深能级缺陷,钝化了器件的性能.相同工艺条件下,在玻璃、不锈钢以及不锈钢/Cr阻挡层上所制备电池的(有效面积0.87cm2)转换效率分别为10.7%,7.95%和8.58%,不锈钢衬底电池效率的提高归因于Cr阻挡层的作用.     

Cu(In,Ga)Se2材料成分对其电池性能的影响

利用三步共蒸发法制备铜铟硒薄膜太阳电池中的吸收层CIGS薄膜，采用多种测试手段，研究其成分比例与薄膜的电阻率、载流子浓度、表面粗糙度之间的关系电阻率为1e2～1e3Ω·cm之间，是Cu、III族元素、Se配比较为合适的区域载流子浓度在1e15～1e16cm-3范围内，薄膜表面粗糙度是随着Cu/(Ga+In)比呈下降趋势，Cu越多，表面越光滑，当Cu/(Ga+In)比超过1.25以后，变化趋势逐渐减弱. 当Cu/(Ga+In)比在1.0附近时，粗糙度处于30～60nm之间. 在上述范围内，研制出转换效率为12.1%的CIGS薄膜太阳电池.     

联氨对化学水浴沉积ZnS薄膜的影响

在A(ZnSO4、SC(NH2)2、NH4OH)和含有联氨的B(ZnSO4、SC(NH2)2、NH4OH、(NH2)2)两种水溶液中采用化学水浴法沉积ZnS薄膜,研究了联氨对薄膜沉积过程和薄膜性质的影响.结果表明,加入少量联氨以后,薄膜沉积速度明显增加.两种溶液沉积的ZnS都为立方相结构,且含有联氨的B溶液沉积的ZnS薄膜表面附着颗粒较少.在含有联氨的B溶液中沉积的ZnS薄膜结晶度和短波区的透过率均高于A溶液沉积的ZnS薄膜.将两种溶液沉积的ZnS薄膜作为电池缓冲层制备铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池,加入联氨沉积的ZnS制备的CIGS电池转换效率达到7.77%,比不加联氨沉积的ZnS制备的CIGS电池转换效率提高了1.3%.     

金属Cr阻挡层对柔性不锈钢衬底Cu(In,Ga)Se2太阳电池性能的影响

研究了Cr扩散阻挡层对柔性不锈钢衬底Cu(InxGa1-x)Se2(CIGS)太阳电池性能的影响.XRD和SEM分析表明,Cr阻挡层能够部分阻挡Fe等杂质从不锈钢衬底热扩散进入CIGS吸收层中,同时可以显著降低CIGS吸收层的粗糙度,提高薄膜结晶质量.从衬底扩散进入吸收层中的Fe元素以FeInSe2的形式存在,并形成FeCu等深能级缺陷,钝化了器件的性能.相同工艺条件下,在玻璃、不锈钢以及不锈钢/Cr阻挡层上所制备电池的(有效面积0.87cm2)转换效率分别为10.7%,7.95%和8.58%,不锈钢衬底电池效率的提高归因于Cr阻挡层的作用.     

电化学沉积铜铟镓硒薄膜中溶液温度的影响

摘要：使用电化学沉积技术可低成本制备铜铟镓硒（CIGS）薄膜,并应用于太阳电池。本文研究恒压法电化学沉积中电解液温度对制备CIGS薄膜性能的影响。以柠檬酸钠为缓冲剂,Mo玻璃为衬底,电位恒定为-0.75V,电解液温度分别为20,40,60℃,均得到厚度约为1μm的CIGS薄膜。结果表明以电沉积法成功制备出黄铜矿结构的CIGS多晶薄膜,晶粒均匀,X射线衍射谱表明其组分为CuIn0.7Ga0.3Se2。电解液温度对制备薄膜的质量有显著影响,随着电解液温度升高,CIGS薄膜的结晶性变好,晶粒尺寸呈现增大趋势。电解液温度变化对薄膜组分无明显影响。     

薄膜太阳电池的最新进展

介绍了薄膜太阳电池在光伏技术中的地位,概述了包括多晶硅、非晶硅、CdTe、CuIn1-xGaxSe2(CIGS)在内的薄膜太阳电池的发展状况.多晶硅,非晶硅太阳电池的生产技术成熟,商业化程度高,是目前太阳电池开发与应用的重点,随着技术和工艺水平的提高,CdTe和CIGS等新型太阳电池商业化必将带来能源领域的新变革.文章同时还给出了这些太阳电池的未来研究方向.     

太阳能光伏电池及其气相沉积技术研究进展

对太阳能光伏电池的发展现状进行了综述,重点论述了气相沉积技术及其在非晶硅、CIGS等薄膜太阳电池薄膜制备中的应用,并对气相沉积技术及太阳能光伏电池的发展前景进行了展望。