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.     

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(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.     

Cr应力缓释层对柔性Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳电池性能的影响

柔性Cu₂ZnSn(S,Se)₄(CZTSSe)薄膜太阳电池中的应力是阻碍其发展的一大瓶颈。采用磁控溅射法在柔性Ti衬底和Mo背电极之间引入不同厚度的Cr缓释层,研究其对CZTSSe薄膜应力的影响。结果表明,当Cr应力缓释层厚度为80 nm时,薄膜的结晶质量最好,电池具有最佳的光电性能,相比没有Cr应力缓释层存在的情况,薄膜的残余应力从-7.15 GPa降低至-3.61 GPa,电池的光电转换效率(PCE)从2.89%提高至4.65%,增加了60.9%。Cr应力缓释层的引入不会影响CZTSSe薄膜的晶体结构,相反可有效提高薄膜的结晶质量,降低薄膜的残余应力,最终提高电池的光电性能。     

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%。     

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     

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。     

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.     

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.     

不锈钢基压电厚膜俘能器的制作与性能测试

由于硅基底断裂韧性低及压电厚膜有利于提高俘能器输出功率,因此,该文提出在304不锈钢基底上制备PZT压电厚膜俘能器。304不锈钢薄片既作为基底又作为下电极,金属Pt/Ti结构作为上电极。不锈钢基底厚为30μm,采用电流体驱动雾化沉积制备5μm厚的压电材料,通过对压电材料XRD表征,得到了在(110)晶向择优取向的钙钛矿结构。设计了长20mm、宽5mm压电悬臂梁结构俘能器。实验表明,压电俘能器的谐振频率为81Hz,当加速度为0.69 g(g=9.8m/s2)时,输出开路电压峰-峰值为1.3V;负载电阻为260kΩ时,输出功率最大(为0.758μW),对应的功率密度为3.19mW·cm-3·g-2。     

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.     

Reactive Sputtering Process for CuIn1‐xGaxSe2 Thin Film Solar Cells

CuIn_1‐xGa_xSe₂ (CIGS) thin films are grown on Mo/soda lime glass using a reactive sputtering process in which a Se cracker is used to deliver reactive Se molecules. The Cu and (In_0.7Ga_0.3)₂Se₃ targets are simultaneously sputtered under the delivery of reactive Se. The effects of Se flux on film composition are investigated. The Cu/(In+Ga) composition ratio increases as the Se flux increases at a plasma power of less than 30 W for the Cu target. The (112) crystal orientation becomes dominant, and crystal grain size is larger with Se flux. The power conversion efficiency of a solar cell fabricated using an 800‐nm CIGS film is 8.5%.     

Electronic properties of Cu(In,Ga)Se2 solar cells on stainless steel foils without diffusion barrier

Compared with rigid glass, manufacturing of Cu(In,Ga)Se₂ (CIGS) solar cells on flexible stainless steel (SS) substrates has potential to reduce production cost because of the application of roll‐to‐roll processing. Up to now, high‐efficiency cells on SS could only be achieved when the substrate is coated with a barrier layer (e.g. SiO_x or Si₃N₄) for hindering the diffusion of impurities, especially Fe, into the CIGS layer. In this paper, the effect of these impurities on the electronic transport properties of the device is investigated. Using admittance spectroscopy, the presence of a deep defect level at around 320 meV is observed, which deteriorates the efficiency of the solar cells. Furthermore, it is shown that reducing substrate temperature during CIGS deposition is an effective alternative to a barrier layer for reducing diffusion of detrimental Fe impurities into the absorber layer. By applying a CIGS growth process for deposition at low substrate temperatures, an efficiency of 17.7%, certified by Fraunhofer Institute ISE, Freiburg, was achieved on Mo/Ti‐coated SS substrate without an additional metal‐oxide or metal‐nitride impurity diffusion barrier layer. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

用sol-gel法在不锈钢基片上制备TiO2薄膜

介绍利用钛酸丁酯为前驱液, 用ｓｏｌ－ｇｅｌ法在不锈钢基片上制备ＴｉＯ２ 薄膜。研究分析了冰醋酸、乙酰丙酮等添加物对溶胶性能的影响,对制备在不锈钢基片上的ＴｉＯ２ 薄膜进行ＸＲＤ分析,并检测薄膜的阻－温特性、Ｖ－Ｉ特性、绝缘强度等电学特性。实验显示添加一定比例的Ｈ２Ｏ、冰醋酸、乙酰丙酮, 可以得到长时间不胶凝、性能稳定的溶胶,通过适当工艺, 能在金属基片上制备出致密、不开裂、电阻率为１０５ ～１０６ Ω·ｃｍ 的ＴｉＯ２ 薄膜。     

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.     

聚酰亚胺衬底CIGS薄膜附着性的改善

为改善聚酰亚胺(PI)衬底Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜的附着性,提出在NaF沉积前预先在Mo层上蒸发沉积100nm厚的In-Ga-Se(IGS)薄膜的新掺Na工艺。结果表明:这种IGS-NaF-CIGS式新工艺可显著改善CIGS薄膜的附着,而且CIGS薄膜材料和器件特性没有显著退化;新工艺促进了NaInSe2的生成,减少了In-Se二元相的残余,但也造成薄膜电阻率的升高和电池填充因子的下降,进而导致制备的PI衬底CIGS电池的转换效率由9.8%降至9.0%。综合考虑附着性的改善和器件效率的轻微下降,新工艺利大于弊,有很好的应用前景。