效率为12.1%的Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳电池

利用共蒸发的三步法制备了较高质量的四元化合物Cu(In，Ga)Se2(CIGS)薄膜，并采用Mo／CIGS／CdS／ZnO结构为基础做出转换效率超过10％的薄膜太阳电池，其最高转换效率达到12．1％(测试条件为：AM1．5，Global 1000W／m^2)。通过与国际最高水平的CIGS太阳电池各参数的比较，分析了我们所制备的CIGS太阳电池在工艺和物理方面存在的问题。     

CdS/CdTe太阳电池中CdS多晶薄膜的结构和光学性能

采用XRD,AFM,XPS和光学透射谱对化学水浴法制备的CdS多晶薄膜进行了测试分析。刚沉积的CdS多晶薄膜均匀、透明、致密,主要呈现立方结构;Cd和S的原子百分比约为1 10;能隙(Eg)约为2 47eV。在不同温度下后处理会出现六方结构和3CdSO4·8H2O衍射峰,同时晶面择优取向发生了变化。通过沉积高质量的CdS薄膜,获得了效率约13 4%的CdS/CdTe小面积太阳电池。     

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。     

光热对薄膜CdS／Cu2S太阳电池物理参数的影响

研究了光、热和湿气对ＣｄＳ／Ｃｕ２Ｓ电池效率及电池成结、结电容、二极管特性和光谱响应特性的影响。结果表明，对未成结电池光加速成结作用，对成结电池光引起电池性能下降，这种衰降是不可逆过程。     

衬底温度对PLD法沉积CdS及ZnS薄膜材料的影响

以ITO玻璃为衬底,利用脉冲激光沉积(PLD)法在温度为50、200和400℃下制备了CdS、ZnS薄膜。测量分析了温度对CdS及ZnS薄膜的透射光谱特性、光学带隙、Raman光谱特性等的影响。结果显示,在实验温度范围内:①ZnS薄膜比CdS薄膜透射性能好,光学带隙大;②ZnS薄膜的Raman光谱复杂,Raman特征峰较弱;CdS薄膜的Raman特征峰明显;③随温度升高,CdS与ZnS相比禁带宽度增加明显、Raman特征峰增高变窄。对此现象进行了解释,为利用CdS或ZnS薄膜作为CIGS薄膜太阳电池缓冲层提供了参考。     

多晶CulnSe_2薄膜的热处理效应

用双源蒸发法,在133.3μPa真空小,同时蒸发CuInSe_2材料+Cu或CuInSe_2材料+Se,获得多晶CuInSe_2薄膜。薄膜在氩气气氛中进行热处理,使CuInSe_2薄膜的组份、晶粒、电学和光学性能得到改善。用经热处理的多晶CuInSe_2薄膜制备CdS/CuInSe_2太阳电池,在2cm×2cm面积上获得转换效率为4.8％(AM1.5)的结果。     

衬底对CuInSe2薄膜太阳电池性能的影响

通过I-V曲线的测量,着重研究了衬底对CuInSe2（GIS）薄膜太阳电池性能的影响,结果表明,衬底中钠离子向薄膜的渗透对提高效率具有重要作用,此外必须考虑热膨胀系数的匹配问题,对Mo背接触溅射的最佳工作条件进行了讨论。     

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％。     

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。     

生长条件对GaAs/Si薄膜结构特性的影响

该文介绍以单晶Si为衬底,热壁外延制备适合作太阳电池的GaAs多晶薄膜.采用电子探针(EPMA)测定薄膜的组分、表面与剖面形貌,x射线衍射(XRD)分析生长薄膜的结构特性.并分析了各种工艺条件对GaAs薄膜结构特性的影响,得出制备表面呈绒面结构、晶粒为柱状结构、可用作廉价、高效GaAs太阳电池衬底的多晶薄膜材料的最佳生长条件源温为900℃,衬底温度为700℃,生长时间为3h.     

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。     

热退火对太阳电池用多晶硅特性的影响

对多晶硅片进行三步退火处理,用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和准稳态光电导衰减法(QSSPCD)测硅片退火前后氧碳含量及少子寿命,并对单晶硅片做同样处理进行比较。实验发现:经三步退火后,多晶硅比单晶硅氧碳含量下降的幅度大,这表明多晶硅内部形成的氧沉淀多,其体内的高密度缺陷如晶界、位错等对氧沉淀的形成有促进作用。多晶硅与单晶硅少子寿命大大提高,可能是由于高温退火后晶体内部形成氧沉淀及缺陷的络和物可以作为电活性杂质的吸除中心,从而减少了分散的载流子复合中心,提高了硅片的少子寿命。变化趋势的不同与晶体内部结构有关。     

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。     

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%。     

THE INFLUENCE OF DEPOSITION AND PROCESSING CONDITIONS ON THE PROPERTIES OF EVAPORATED CdTe/ CdS LAYERS AND SOLAR CELLS

The influence of the deposition and CdCl₂ doping conditions on the properties of CdTe layers and on the performance of CdTe/CdS/ITO/glass solar cells is reported. Relatively high deposition temperatures (300-350°C) were found to enhance the reproducibility of the optical quality of the CdTe. Oxidation of CdTe layers during air annealing was observed and monitored by XRD. Conventional wet dip and CdCl₂ vapour doping of CdTe are compared. Methods for reducing the incidence of pinholes in the CdTe are described, the junction uniformity having been monitored by EBIC. The best solar cell made in this work had an efficiency of 9.87%. (V _oc = 0.696V, J _sc = 24.1 mA/cm², FF = 59%).     

局部旁路漏电对太阳电池结特性的影响

分析了太阳电池局部漏电现象。太阳电池效率随漏电部位靠近主线和随旁路电流增大而减小。