本文關(guān)鍵詞：納米結(jié)構(gòu)薄膜電極材料的構(gòu)筑及其在CIGS薄膜光伏器件中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：太陽(yáng)能發(fā)電作為一種清潔、可再生的能源,被認(rèn)為是解決能源衰竭和環(huán)境污染問(wèn)題的有效途徑之一。太陽(yáng)能電池的研制和開(kāi)發(fā)日益受到人們的重視和關(guān)注�；诮档统杀竞痛竺娣e生產(chǎn)的考慮,太陽(yáng)能電池薄膜化是其發(fā)展的必然趨勢(shì)。在所有種類的薄膜太陽(yáng)電池中,基于多晶銅銦鎵硒(CIGS)吸收層的薄膜光伏器件被認(rèn)為是最有希望走向大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的薄膜光伏器件之一。盡管目前其實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率已超過(guò)20%,但其自身層狀薄膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使電池內(nèi)部仍存在光吸收效率和載流子收集效率相互制約問(wèn)題,其光電轉(zhuǎn)換效率仍有較大的提升空間。納米結(jié)構(gòu)具有大的比表面積,對(duì)光具有減反射性能。在優(yōu)化CIGS薄膜太陽(yáng)能電池各層材料性能的同時(shí),構(gòu)筑并引入納米結(jié)構(gòu)是解決薄膜光伏器件中光吸收和載流子之間相互競(jìng)爭(zhēng)的矛盾、進(jìn)而提高電池效率的有效途徑之一。本論文基于此研究思路,分別對(duì)磁控法制備CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的Mo背電極和ZnO/Al:ZnO(AZO)頂電極薄膜材料進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,在優(yōu)化其各項(xiàng)工藝參數(shù)得到高質(zhì)量薄膜電極材料的基礎(chǔ)上,利用納米微球刻蝕技術(shù)構(gòu)筑了有序的Mo網(wǎng)格陣列結(jié)構(gòu)、ZnO網(wǎng)格陣列結(jié)構(gòu)及ZnO空腔結(jié)構(gòu),并把這些有序微納結(jié)構(gòu)引入到CIGS薄膜光伏器件中,深入研究了有序微納結(jié)構(gòu)對(duì)電池性能的影響。本論文主要開(kāi)展以下三部分的研究工作:(1)背電極Mo薄膜材料和Mo網(wǎng)格的制備及其在CIGS光伏器件中的應(yīng)用利用直流磁控濺射技術(shù)在鈉鈣玻璃襯底上沉積Mo薄膜。系統(tǒng)探索了工作氣壓、濺射功率、濺射時(shí)間及基片轉(zhuǎn)速等參數(shù)對(duì)Mo薄膜的相結(jié)構(gòu)、形貌及電阻率的影響。通過(guò)兩步濺射法得到致密性好、基底黏附性好,電阻較低的Mo薄膜,所獲得的Mo薄膜最小方阻為0.3??□。目前,以此工藝條件濺射的Mo薄膜作為背電極,以CIGS為吸收層的電池效率高于10%。在成功優(yōu)化Mo薄膜電極材料工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上,利用Nanosphere Lithography(NSL)技術(shù)構(gòu)筑了大面積的Mo網(wǎng)格陣列結(jié)構(gòu)。將具有微納有序結(jié)構(gòu)的Mo薄膜應(yīng)用到CIGS電池中,研究了Mo網(wǎng)格結(jié)構(gòu)對(duì)電池器件性能的影響。(2)磁控濺射系統(tǒng)制備高性能AZO薄膜利用射頻電源磁控濺射系統(tǒng)在鈉鈣玻璃基底上沉積了AZO薄膜。系統(tǒng)的研究了基底溫度對(duì)AZO薄膜的形貌、晶體結(jié)構(gòu)及其電學(xué)性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明:所有的AZO薄膜均為沿C軸擇優(yōu)生長(zhǎng)的六方結(jié)構(gòu)。形貌和電學(xué)測(cè)試結(jié)果證實(shí)基底溫度對(duì)AZO薄膜的形貌、光學(xué)和電學(xué)性能都有著重要影響。從近紫外區(qū)域到近紅外區(qū)域,AZO薄膜的最高的平均透過(guò)率超過(guò)83%。最小電阻率為6.1′10-4?·cm,載流子濃度和遷移率分別為3.357′1020 cm-3和30.48 cm2/Vs。(3)ZnO薄膜和ZnO納米結(jié)構(gòu)的制備及其在CIGS光伏器件中的應(yīng)用利用射頻電源磁控濺射系統(tǒng)在鈉鈣玻璃上制備透過(guò)率高的本征ZnO薄膜,探索工作壓強(qiáng)、濺射功率、濺射時(shí)間對(duì)薄膜性能影響。最終制備的薄膜厚度為50nm,透過(guò)率超過(guò)85%,電阻在兆歐以上,應(yīng)用在CIGS太陽(yáng)能電池中,效率超過(guò)10%。利用不同周期的PS球?yàn)槟０?AZO薄膜為種子層通過(guò)水熱生長(zhǎng)構(gòu)筑了不同周期的ZnO納米結(jié)構(gòu)。通過(guò)調(diào)控生長(zhǎng)時(shí)間控制最終ZnO納米結(jié)構(gòu)的形狀。研究結(jié)果表明:不同周期的ZnO納米結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出明顯不同的光學(xué)特性,有望進(jìn)一步提高以ZnO納米結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的CIGS光伏器件的綜合性能。
【關(guān)鍵詞】：CIGS薄膜太陽(yáng)能電池 磁控濺射 薄膜電極材料 納米結(jié)構(gòu) 光電特性
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM914.42;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章緒論11-31
• 1.1 概述11-12
• 1.2 CIGS薄膜太陽(yáng)能電池及其研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的基本原理12
• 1.2.2 CIGS薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)12-17
• 1.2.3 CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的研究現(xiàn)狀17
• 1.3 有序納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑方法17-21
• 1.3.1 光刻技術(shù)17-19
• 1.3.2 納米壓印技術(shù)19
• 1.3.3 電子束刻蝕技術(shù)19
• 1.3.4 膠體球刻蝕技術(shù)19-21
• 1.4 有序納米結(jié)構(gòu)在器件中的應(yīng)用21-22
• 1.4.1 納米結(jié)構(gòu)增加界面面積及提高載流子傳輸效率21-22
• 1.4.2 納米陣列結(jié)構(gòu)抗反射性能22
• 1.5 目前存在的主要問(wèn)題22-23
• 1.6 論文的研究目的、思路及方法23-26
• 1.6.1 論文研究目的及思路23-24
• 1.6.2 論文主要研究?jī)?nèi)容24-26
• 參考文獻(xiàn)26-31
• 第二章 Mo電極薄膜和Mo網(wǎng)格的制備及其在光伏器件中的應(yīng)用31-50
• 2.1 引言31-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)32-34
• 2.2.1 試劑和儀器32
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程32-34
• 2.3 結(jié)果與討論34-46
• 2.3.1 直流電源磁控濺射Mo薄膜及其結(jié)構(gòu)性能分析34-43
• 2.3.2 Mo薄膜在CIGS薄膜太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用43-44
• 2.3.3 構(gòu)筑Mo網(wǎng)格結(jié)構(gòu)及其在CIGS薄膜太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用44-46
• 2.4 本章小結(jié)46-48
• 參考文獻(xiàn)48-50
• 第三章 磁控濺射沉積AZO薄膜50-62
• 3.1 引言50-51
• 3.2 實(shí)驗(yàn)51-52
• 3.2.1 試劑和儀器51-52
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程52
• 3.3 結(jié)果與討論52-59
• 3.3.1 基底溫度對(duì)AZO薄膜結(jié)構(gòu)性能的影響52-53
• 3.3.2 基底溫度對(duì)AZO薄膜形貌演變過(guò)程的影響53-56
• 3.3.3 基底溫度對(duì)AZO薄膜光學(xué)和電學(xué)性能的影響56-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 參考文獻(xiàn)60-62
• 第四章 ZnO薄膜和納米結(jié)構(gòu)的制備及在CIGS器件中的應(yīng)用62-79
• 4.1 引言62-63
• 4.2 實(shí)驗(yàn)63-66
• 4.2.1 試劑和儀器63-64
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程64-66
• 4.3 結(jié)果與討論66-75
• 4.3.1 濺射功率對(duì)ZnO薄膜性能的影響66-69
• 4.3.2 濺射氣壓對(duì)ZnO薄膜透過(guò)率的影響69
• 4.3.3 ZnO薄膜在CIGS薄膜太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用69-71
• 4.3.4 不同生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)ZnO空腔陣列結(jié)構(gòu)形貌及結(jié)晶性的影響71-73
• 4.3.5 不同周期ZnO空腔結(jié)構(gòu)的形貌及光學(xué)性能73-74
• 4.3.6 ZnO空腔結(jié)構(gòu)在CIGS薄膜光伏器件中的應(yīng)用74-75
• 4.4 本章小結(jié)75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 工作總結(jié)79-81
• 總結(jié)79-80
• 存在的問(wèn)題與展望80-81
• 碩士期間發(fā)表和已完成的論文與工作81-83
• 致謝83-84

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1 韓東麟;張弓;莊大明;沙晟春;元金石;;氮?dú)饬髁繉?duì)CIGS薄膜結(jié)構(gòu)和形貌的影響[J];功能材料;2008年03期

2 廖成;韓俊峰;江濤;謝華木;焦飛;趙夔;;兩步法制備CIGS薄膜的工藝研究[J];無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

3 李麗麗;丁鐵柱;何杰;韓磊;;激光濺射沉積后硒化制備CIGS薄膜[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2011年05期

4 王信春;胡彬彬;王廣君;楊光紅;萬(wàn)紹明;杜祖亮;;以乙醇作溶劑電沉積制備CIGS薄膜[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2011年12期

5 閆勇;張艷霞;李莎莎;晏傳鵬;劉連;張勇;趙勇;余洲;;非晶CIGS前驅(qū)膜無(wú)硒退火的相變歷程[J];功能材料;2012年21期

6 張緒躍;周艷文;;真空法制備CIGS薄膜的研究進(jìn)展[J];遼寧科技大學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

7 王衛(wèi)兵;劉平;李偉;馬鳳倉(cāng);劉新寬;何代華;;預(yù)制層結(jié)構(gòu)成分對(duì)濺射后硒化制備CIGS薄膜的影響[J];材料導(dǎo)報(bào);2013年04期

8 李好娜;劉貴山;沈曉月;胡志強(qiáng);郝洪順;;一步閃蒸CIGS薄膜的結(jié)構(gòu)及性能分析[J];大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2013年05期

9 李偉;劉平;王衛(wèi)兵;馬鳳倉(cāng);劉新寬;陳勤妙;韓朝霞;;CIGS薄膜太陽(yáng)能電池吸收層的非真空制備工藝研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2012年09期

10 徐玲;吳世彪;徐海燕;朱紹峰;;萃取-掩蔽-絡(luò)合返滴定法測(cè)定電鍍CIGS廢液中的鎵[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張嘉偉;李微;趙彥民;喬在祥;;低溫一步法和三步法制備CIGS薄膜的形貌分析[A];第30屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

2 張力;何青;李鳳巖;李寶璋;李長(zhǎng)健;;空間用、高重量比功率柔性聚酰亞胺襯底CIGS薄膜太陽(yáng)電池的制備方法[A];第三屆空間材料及其應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2011年

3 劉瑋;孫云;何青;李鳳巖;喬在祥;劉芳芳;李長(zhǎng)健;田建國(guó);;后硒化法制備CIGS薄膜中的元素?fù)p失機(jī)制[A];第十屆中國(guó)太陽(yáng)能光伏會(huì)議論文集：迎接光伏發(fā)電新時(shí)代[C];2008年

4 孫云;溫國(guó)忠;龔曉波;張加友;郭淑華;郭虎森;劉明光;李長(zhǎng)健;;制備CIGS薄膜過(guò)程中摻鎵的若干問(wèn)題[A];中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)2001年學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2001年

5 梁廣興;陳超銘;范平;;無(wú)硒化法直接制備CIGS薄膜及太陽(yáng)電池研制[A];“廣東省光學(xué)學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)交流大會(huì)”暨“粵港臺(tái)光學(xué)界產(chǎn)學(xué)研合作交流大會(huì)”會(huì)議手冊(cè)論文集[C];2013年

6 周春;陶斯祿;;溶液法合成CIGS納米晶制作薄膜太陽(yáng)能電池[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

7 李微;趙彥民;閆禮;喬在祥;劉興江;;卷對(duì)卷技術(shù)制備CIGS薄膜太陽(yáng)電池吸收層均勻性的研究[A];第29屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

8 趙丹丹;喬青;武四新;;溶液法制備CIGS薄膜及其生長(zhǎng)機(jī)理研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第37分會(huì)：能源納米科學(xué)與技術(shù)[C];2014年

9 敖建平;閆禮;楊亮;孫國(guó)忠;何青;孫云;;非真空法制備CIGS薄膜太陽(yáng)電池研究進(jìn)展[A];第十屆中國(guó)太陽(yáng)能光伏會(huì)議論文集：迎接光伏發(fā)電新時(shí)代[C];2008年

10 薛玉明;孫云;何青;李鳳巖;樸英美;劉維一;周志強(qiáng);李長(zhǎng)健;;CIGS薄膜太陽(yáng)電池異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)初析[A];21世紀(jì)太陽(yáng)能新技術(shù)——2003年中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周碩;亞化宣布進(jìn)入CIGS薄膜太陽(yáng)能領(lǐng)域[N];電子資訊時(shí)報(bào);2008年

2 邁哲華咨詢公司太陽(yáng)能高級(jí)分析師 孫拓;CIGS薄膜電池會(huì)是下一代領(lǐng)跑者嗎[N];中國(guó)能源報(bào);2013年

3 本報(bào)記者 趙晨;光伏技術(shù)路線之爭(zhēng)：CIGS能否拯救薄膜？[N];中國(guó)電子報(bào);2014年

4 記者 王德華;用CIGS先進(jìn)技術(shù)提升太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)[N];云南政協(xié)報(bào);2012年

5 本報(bào)記者 司建楠;轉(zhuǎn)換率達(dá)21.7% CIGS薄膜電池再破世界紀(jì)錄[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2014年

6 記者 蔣悅飛;CIGS薄膜電池利潤(rùn)可觀[N];廣州日?qǐng)?bào);2012年

7 本報(bào)記者 丁翊軒;國(guó)際領(lǐng)先的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)研發(fā)基地落戶廣州[N];中國(guó)貿(mào)易報(bào);2009年

8 記者 趙英淑;德國(guó)Manz集團(tuán)向中國(guó)輸出CIGS薄膜光伏生產(chǎn)線[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

9 本報(bào)記者 王海霞;篤信CIGS Manz底氣何在？[N];中國(guó)能源報(bào);2014年

10 MEB記者 何s，

本文編號(hào)：459746