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.     

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.     

Cu(In,Ga)3Se5薄膜结构的Raman研究

讨论了Ga含量对四元有序缺陷化合物Cu(In,Ga)3Se5薄膜的晶格振动模式的影响,室温下CuIn3Se5与CuGa3Se5 A1模式峰位分别位于153cm-1和164cm-1,Ga含量的增加引起晶格扭曲系数以及阴离子Se位移参数的增加,相应改变了Cu-Se以及In/Ga-Se的键长及其键拉伸力学常数,从而影响了A1模式峰位的移动.     

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%。     

Cu(In1-xGax)Se2薄膜太阳电池的J-V特性

对Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)太阳电池J-V特性曲线进行了测试和分析,采用Matlab软件进行计算,得到电池的二极管品质因子、反向饱和电流密度、串联电阻、并联电阻等特性参数.采用数值逼近法,将得到的参数回归J-V方程,与测试结果符合较好.对不同光照强度下电池的特性参数进行计算,发现并联电阻随光照强度增加而降低,并分析了原因.     

硒化温度对Cu(In, Al)Se2薄膜结构和光学性质的影响

采用了磁控溅射制备Cu-In-Al金属前驱体薄膜,后硒化快速退火得到铜铟铝硒(Cu(In,Al)Se2,CIAS)薄膜.研究了硒化温度对CIAS薄膜晶体结构和光学性质的影响.研究发现CIAS薄膜的晶体结构依赖于硒化温度,其禁带宽度随硒化温度升高发生红移.研究结果表明,CIAS薄膜的最佳硒化温度为540℃,其晶体结构为纯黄铜矿结构,禁带宽度为.34 eV,对应太阳电池理论最大效率的吸收层材料禁带宽度     

共蒸发三步法制备CIGS薄膜的性质

采用PID温度控制器控制共蒸发设备中蒸发源及衬底加热的温度,以三步法工艺制备CIGS(Cu(In,Ga)Se2)薄膜,通过恒功率加热衬底测试温度的变化,可实现在线组分监测,得到CIGS薄膜的组成重现性很好.CIGS薄膜的表面光洁,粗糙度多数小于10nm.但是组成相同的CIGS薄膜,其结晶择优取向可能不同,主要有(112)和(220)/(204)两种;其结晶形貌也有很大的不同,晶粒粗大且成柱状的薄膜电池效率高,虽然从Cu/(In+Ga)＜1的组成可以认为CIGS薄膜为贫Cu结构,但Hall测试多数CIGS薄膜呈p型,少数呈n型.     

Cu(In,Ga)_3Se_5薄膜结构的Raman研究

讨论了Ga含量对四元有序缺陷化合物Cu(In,Ga)3Se5薄膜的晶格振动模式的影响,室温下CuIn3Se5与Cu-Ga3Se5A1模式峰位分别位于153cm-1和164cm-1,Ga含量的增加引起晶格扭曲系数以及阴离子Se位移参数的增加,相应改变了Cu-Se以及In/Ga-Se的键长及其键拉伸力学常数,从而影响了A1模式峰位的移动     

Cu(In1-xGax)Se2薄膜太阳电池的J-V特性

对Cu（In1-xGax）Se2（CIGS）太阳电池J-V特性曲线进行了测试和分析,采用Matlab软件进行计算,得到电池的二极管品质因子、反向饱和电流密度、串联电阻、并联电阻等特性参数，采用数值逼近法,将得到的参数回归J-V方程,与测试结果符合较好，对不同光照强度下电池的特性参数进行计算,发现并联电阻随光照强度增加而降低,并分析了原因。     

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.     

Structural Characteristic of CdS Thin films and Their Influence on Cu(in,Ga)Se2(CIGS) Thin Film Solar Cell

Deposition and structural characteristics of cadmium sulfide (CdS) thin films by chemical bath deposition (CBD) technique from a bath containing thiourea,cadmium acetate,ammonium acetate and ammonia in an aqueous solution are reported.Researches are made on the influence of the fundamental parameters including pH,temperature,and concentrations of the solution involved in the chemical bath deposition of CdS and titration or dumping of the thiourea solution on the structure characteristic of CdS thin films.The pH of the solution plays a vital role on the characteristic of the CdS thin films.The XRD patterns show that the change in the pH of the solution results in the change in crystal phase from predominant hexagonal phase to predominant cubic phase.The CdS thin films with the two different crystal phases have different influences on CIGS thin film solar cells.The crystal mismatch and the interface state density of the cCdS(cubic phase CdS) and CIGS are about 1.419% and 8.507×1e12cm－２ respectively,and those of the h-CdS(hexagonal phase CdS) and CIGS are about 32.297% and 2.792×1e12cm－２ respectively.It is necessary for high efficiency CIGS thin film solar cells to deposit the cubic phase CdS thin films.     

CIGS太阳能电池缓冲层ZnS薄膜的制备与表征

以硫酸锌、(NH4)2S2O3混合溶液为前驱体溶液,加入少量的柠檬酸钠和丙三醇为络合剂和分散剂,采用化学浴沉积法在玻璃衬底上成功制备了表面均匀的ZnS薄膜。研究了沉积时间和退火时间对ZnS薄膜质量的影响,并运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光光度计对薄膜进行分析和表征。结果表明:在沉积时间为90m in,退火温度为200℃时制得的薄膜性能较好,晶体结构为纤锌矿结构。制备的薄膜透过率(λ>400nm)约为80%,薄膜的禁带宽度约为3.75eV。通过添加少量的分散剂丙三醇可以改善ZnS薄膜质量。退火温度为300℃,薄膜表面形貌均匀致密。     

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.     

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。     

周期顺序蒸发工艺生长的Cu(In,Ga)Se_2薄膜结构

采用新颖的周期顺序蒸发和真空硒化退火工艺生长出p型CuIn0 7Ga0 3 Se2 薄膜.通过XPS谱、Raman谱、XRD谱分析了预生长层以及硒化后的CuIn0 7Ga0 3 Se2 薄膜,对四元化合物Cu(In ,Ga)Se2 的Raman谱进行了讨论,并观察到Ga对A1模式峰位的移动影响,同时发现薄膜倾向于沿(112 )晶面生长,薄膜贫Cu会加剧(2 2 0 ) / (2 0 4)表面自发分解成{ 112 }小晶面.研究表明,薄膜具有良好的电学特性和结构特性.     

周期顺序蒸发工艺生长的Cu(In,Ga)Se2薄膜结构

采用新颖的周期顺序蒸发和真空硒化退火工艺生长出p型CuIn0.7Ga0.3Se2薄膜.通过XPS谱、Raman谱、XRD谱分析了预生长层以及硒化后的CuIn0.7Ga0.3Se2薄膜,对四元化合物Cu(In,Ga)Se2的Raman谱进行了讨论,并观察到Ga对A1模式峰位的移动影响,同时发现薄膜倾向于沿(112)晶面生长,薄膜贫Cu会加剧(220)/(204)表面自发分解成{112}小晶面.研究表明,薄膜具有良好的电学特性和结构特性.