溅射功率对CIAS电池吸收层前驱膜成分和结构的影响

采用中频交流磁控溅射方法制备了CuIn、CuAl和CIA合金膜。并用SEM及XRD观察和分析了各种薄膜的表面形貌、成分和组织结构,着重分析了靶功率密度对薄膜成分、晶体结构的影响。结果表明,通过调节靶功率密度,能精确控制薄膜中CuI、n、Al比例。制备得到了Cu/(In Al)原子比接近1,且Al/(In Al)比例可调的成分分布均匀的CIA薄膜。CIA前驱膜是以CuIn和In为基础相,Al原子主要是以替代In原子的固溶体形式存在。当溅射CuIn合金靶和CuAl复合靶的功率密度分别为0.20和0.15 W/cm2时,可制备得到由Cu11In9和CuIn两相组成的理想的CIA前驱膜。     

前驱膜Al含量对铜铟铝硒薄膜成分和结构的影响

采用中频交流磁控溅射方法制备了CIA前驱膜,并采用固态硒化法进行处理,获得了CLAS吸收层薄膜.采用SEM和XRD观察和分析了薄膜的成分、组织结构和表而形貌.着重分析了CIA前驱膜中的Al含量对CIAS吸收层薄膜成分、品体结构的影响.结果表明,通过调节CIA前驱膜的Al含量可制备得到Cu/(In+Al)原子比接近1,且Al(In+Al)比例可调的成分分布均匀的CLAS薄膜.CIAS薄膜由Cu(In1-x Alx)Se2固溶体相组成,Al主要是以替代In的固溶形式存在.     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子（II）预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了多层和双层CuInGa（CIG）预制膜,采用固态硒化法制备获得了Cu（In1-xGax）曳（CIGS）吸收层薄膜,考察了预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响。采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成分,采用XRD表征了薄膜的组织结构。结果表明,CIG多层预制膜由Cu11In9、CuIn和In相组成,CIG双层预制膜由Cu11In9、CuIn、In和CuGa相组成。通过硒化CIG双层和多层预制膜,所获得的CIGS薄膜均为黄铜矿相结构,薄膜具有（112）面的择优取向。当硒化时间为17min时,通过硒化CIG双层预制膜所获得的CIGS薄膜出现了上层致密,下层疏松的结构．延长硒化时间为25min．CIGS薄膜蛮得致密。     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子（I）氩气流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了CuInGa（CIG）预制膜。以Ar为载气,采用固态硒化法制备获得了cu（In1-xGax）Se2（CIGS）吸收层薄膜,考察了Ar流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响。采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成份,采用XRD表征了薄膜的组织结构。结果表明,在不同血流量下制备的CIGS薄膜均具有单一的黄铜矿相结构,薄膜具有（112）面的择优取向。随着Ar流量的增大,CIGS薄膜晶粒直径增大。当舡流量为0．20m^3／h时,薄膜的孔隙最少。当Ar流量达到0．40m^3/h时,薄膜晶粒出现明显的柱状生长。当心流量为0．10、0．20和0．30m^3/h时,所制得的CIGS薄膜的Cu、In、Ga原子含量比,处于弱P型的理想范围。     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子(Ⅱ)预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了多层和双层CuInGa(CIG)预制膜,采用固态硒化法制备获得了Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)吸收层薄膜,考察了预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响.采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成分,采用XRD表征了薄膜的组织结构.结果表明,CIG多层预制膜由Cu11 In9、CuIn和In相组成,CIG双层预制膜由Cu11 In9、CuIn、In和CuGa相组成.通过硒化CIG双层和多层预制膜,所获得的CIGS薄膜均为黄铜矿相结构,薄膜具有(112)面的择优取向.当硒化时间为17min时,通过硒化CIG双层预制膜所获得的CIGS薄膜出现了上层致密,下层疏松的结构,延长硒化时间为25min,CIGS薄膜变得致密.     

Mo背电极对CIGS吸收层成分与结构的影响

采用直流磁控溅射法,通过调整溅射气压制备双层和三层Mo背电极层,并在其上制备(In,Ga)_2Se_3(IGS)和Cu(In,Ga)Se_2(CIGS)。采用X射线荧光光谱(XRF)和X射线光电子能谱(XPS)测量成分;用扫描电子显微镜(SEM)观察IGS和CIGS的表面和断面形貌;用X射线衍射(XRD)研究背电极层对IGS和CIGS结晶取向的影响。结果表明,背电极的不同可影响CIGS表面Na的分布;三层Mo背电极层上制备的CIGS吸收层具有112择优,晶粒较大,贯通性更优;三层Mo背电极层上制备的CIGS电池的效率为14.1%,其中较双层J_(sc)和FF分别有9.4%和15.5%的提升。     

CIGS电池缓冲层CdS的制备工艺及物理性能

在含有醋酸镉、醋酸氨、硫脲和氨水的水溶液中,化学沉积CdS半导体薄膜,薄膜的厚度与搅拌强度有很大关系,表明薄膜的生长速度是由OH-和SC(NH2)2的扩散传质为控制步骤。CdS薄膜的电阻率在104~105Ω.cm之间。CdS薄膜的晶格在乙酸胺浓度较小时,为六方晶和立方晶混合结构;乙酸胺浓度较大时,为立方晶结构。利用六方晶与立方晶混合的CdS制备的CIGS太阳电池,光电转换效率最大可达12.1%,3.5×3.6cm2小面积组件为6.6%。立方相CdS制备的最佳电池效率达到12.17%。两种晶相结构的CdS薄膜对CIGS太阳电池的性能影响没有明显的差别。     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子(Ⅰ)氩气流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了CulEnGa(cIc)预制膜.以Ar为载气,采用固态硒化法制备获得了Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)吸收层薄膜,考察了Ar流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响.采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成份,采用XRD表征了薄膜的组织结构.结果表明,在不同Ar流量下制备的CIGS薄膜均具有单一的黄铜矿相结构,薄膜具有(112)面的择优取向.随着Ar流量的增大,CIGS薄膜晶粒直径增大.当Ar流量为0.20m3/h时,薄膜的孔隙最少.当Ar流量达到0.40m3/h时,薄膜晶粒出现明显的柱状生长.当Ar流量为0.10、0.20和0.30 m3/h时,所制得的CIGS薄膜的Cu、In、Ga原子含量比,处于弱p型的理想范围.     

化学水浴沉积CIGS太阳电池缓冲层ZnS薄膜的研究

在含有ZnSO4、SC(NH2)2、NH4OH的水溶液中采用CBD法沉积ZnS薄膜,研究了沉积时间、水浴温度、搅拌等工艺条件对沉积薄膜的影响。薄膜的厚度与搅拌的强度有很大关系,表明扩散传质是薄膜生长的控制步骤。XRF和XRD测试表明沉积的薄膜中含有ZnS和Zn(OH)2,SEM测试表明薄膜颗粒大小相近,但不致密。随着沉积时间的增加,薄膜厚度增加,透过率减小。当前采用CBD-ZnS薄膜制备的无镉CIGS太阳电池转换效率达到8.54%。     

溅射和硒化工艺对CIS薄膜性能的影响

采用中频交流磁控溅射方法在镀有Mo薄膜的玻璃衬底上沉积Cu-In薄膜,然后在硒气氛下硒化形成CIS薄膜.对薄膜的成分、结构、表面形貌及电学性能进行了表征和检测.测试结果表明,CIS薄膜中Cu和In的含量主要取决于Cu-In薄膜中Cu和In的成分配比.CIS薄膜的表面形貌取决于溅射沉积Cu-In薄膜的靶电流密度.硒化过程中基片温度和硒源温度对CIS薄膜中Se含量及薄膜的微观结构和电学性能影响很大.在适当的硒化工艺条件下,获得了性能优异的CIS薄膜.     

用几何靶溅射方法制备AlSb多晶薄膜

采用Al-Sb几何靶用直流磁控溅射方法沉积了AlSb薄膜(衬底温度为30%和200℃),然后在N_2气氛下,300～540℃,对沉积的薄膜进行退火.用X射线衍射分析了AlSb薄膜的结构,用X射线荧光光谱法测定了Al和Sb的原子比,用原子力显微镜观察了表面形貌.结果表明:几何靶可以很好地控制薄膜中Al和Sb原子的比例.制备的ALSb薄膜经过退火之后形成了面心立方结构的AlSb半导体化合物,平均晶粒大小约28rm.较高的退火温度有利于AlSb薄膜的晶粒生长.     

CIS和CIGS薄膜太阳电池的研究

采用蒸发硒化方法制备了P型CIS（铜铟硒）和CIGS（铜铟镓硒）薄膜,用蒸发法制备N型（硫化镉）,二者组成异质PN结太阳电池,经退火处理,CIX和CIGS薄膜太阳电池的效率分别达到8．83％和9．13％,对制膜过程中彻底的选择,背电极的制备,GIS各元素蒸发控制和镓的掺入等工艺技术问题进行了深入探讨,对电池的退火处理提出了自己的见解。     

掺锑Zn-Sn-O透明导电膜的制备及特性

采用射频磁控溅射技术在7059玻璃衬底上低温制备出具有多晶结构的掺锑锌-锡-氧(Zn-Sn-O:Sb)透明 导电膜。研究了制备薄膜的结构、成分、电学和光学特性以及退火温度对薄膜性能的影响。Zn-Sn-P:Sb透明导 电膜的电阻率为1．5×10-2Ω·cm,相应载流子浓度和霍尔迁移率分别为8．0×1019cm-3,5.8cm2·v-1·s-1。薄膜的 可见光平均透过率达到了85％。     

中频磁控溅射制备非晶硅薄膜的工艺研究及表征

使用中频磁控溅射方法进行正交实验,在Si基底上沉积非晶硅薄膜。利用n&k测试、拉曼光谱和XPS等方法表征,研究工作气压、电流、衬底温度等参数对制备非晶硅薄膜的沉积速率、光学特性及成分的影响。结果表明,中频磁控溅射制备非晶硅薄膜具有较大的O、C含量,但通过降低工作气压和提高溅射功率可有效降低O、C含量,得到光学特性和结构较好的非晶硅薄膜。     

HIT太阳电池中ITO薄膜的结构和光电性能

采用射频磁控溅射技术在不同射频功率下沉积了ITO薄膜,并将其应用于HIT太阳电池。分析了薄膜的结构、光电特性。结果表明,在120W时制备的薄膜很好地兼顾了电阻率和光透过率,其电阻率为3.48×10-4Ω.cm、在350~800 nm波段的平均光透过率为87.1%,将其应用于HIT太阳电池上,电池的转换效率可达13.38%。     

磁控溅射法制备TiO2薄膜的光催化特性

采用中频磁控溅射法与弧抑制技术相结合制备出了廉价、大面积、光催化效果好并且膜与衬底结合牢固的TiO2薄膜。通过改变衬底材料、薄膜厚度、掺杂类型等参数,发现在不锈钢丝网衬底上制备的氮掺杂薄膜在500nm厚时具有最好的光催化效果。用此方法制备TiO2薄膜可以大面积连续生产,具有廉价、催化性能好,与衬底结合牢固、方便应用等优点,因而可以广泛的应用于空气净化器中,从而有利于TiO2光催化薄膜的产业化发展。     

ZnO薄膜对CIGS太阳电池性能的影响

采用交流磁控溅射制备高阻ZnO和直流溅射ZnO：A1薄膜,研究几种溅射工艺条件与ZnO薄膜性能关系以及对铜铟镓硒(CIGS)光伏电池的影响。通过不同的工艺参数改变控制,得到了性能优良的ZnO薄膜,同时表明电池窗口层ZnO薄膜工艺参数对铜铟硒电池性能影响至关重要。尤其是ZnO薄膜的电阻率和迁移率,这两项指标的优化可以使电池的填充因子有10％以上的提高。不论是高阻ZnO还是低阻ZnO薄膜对电池的填充因子都有着重要的影响,采用优化工艺所制备的C1GS光伏电池窗口层ZnO薄膜以后,目前研制的电池转换效率已达到12．1％。