發(fā)布時(shí)間：2017-08-05 20:34

  本文關(guān)鍵詞：CIGS太陽(yáng)電池背電極Mo薄膜及緩沖薄膜的制備研究

  更多相關(guān)文章： CIGS 太陽(yáng)能電池 Mo薄膜 CdS薄膜

【摘要】：CIGS薄膜電池是一種具有發(fā)展前景的、經(jīng)濟(jì)高效的、可用作光伏發(fā)電的太陽(yáng)能電池。目前,它的電池效率已經(jīng)達(dá)到了21.7%。在改善電池效率的工藝中,背電極Mo薄膜和緩沖層CdS薄膜的制備都起到了非常重要的作用。與其他材料相比,Mo金屬具有良好的惰性和較高的導(dǎo)電率,這對(duì)于CIGS薄膜電池來說是非常好的背電極材料。而硫化鎘屬于II VI族半導(dǎo)體材料,禁帶寬度是2.45eV,與太陽(yáng)光分布理想值比較接近同時(shí)對(duì)可見光具有非常好的透過率,所以常被用來作光伏電池的窗口材料。本文主要探究了CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的背電極Mo層及其緩沖層CdS薄膜制備工藝的優(yōu)化調(diào)整。在Mo薄膜的沉積過程中分別采用了DC濺射模式、RF濺射模式和DC/RF混合濺射模式,在DC濺射模式下可以制備出電阻率比較低的Mo薄膜,而在RF模式下可以制備出反射率比較高的Mo薄膜。通過調(diào)整工作氣壓和濺射功率,Mo薄膜展示了不同的表面形貌和結(jié)晶性:在較低的工作氣壓下可以制備出結(jié)晶性較好的Mo薄膜,隨著濺射功率的增加,Mo薄膜的結(jié)晶性和晶粒尺寸都會(huì)增加。本文在DC濺射模式下,濺射功率為300W,工作氣壓為0.1Pa,襯底不加熱時(shí)制備出了電阻率為34×10-6Ω·cm的Mo薄膜。為了制備出電阻率低、附著性好、反射率高的Mo薄膜,分別在DC/DC濺射模式和DC/RF濺射模式、DC/DC/DC濺射模式和RF/DC/RF濺射模式下沉積制備了雙層Mo薄膜和三層Mo薄膜。所獲得的Mo薄膜都顯示出了較低的電阻率和較好的附著性,DC/RF濺射模式和RF/DC/RF濺射模式下制備的Mo薄膜反射率會(huì)更好。在DC/RF濺射模式下的Mo薄膜的電阻率為67×10-6Ω·cm和RF/DC/RF濺射模式下的Mo薄膜的電阻率為61×10-6Ω·cm。采用化學(xué)水浴法制備CdS薄膜,通過正交試驗(yàn)法和對(duì)比試驗(yàn)法探究不同工藝條件下CdS薄膜的各項(xiàng)性能,分別探究了氯化銨溶液的濃度、硫脲的濃度、氯化鎘溶液的濃度、氨水的用量、水浴溫度、水浴時(shí)間以及退火條件的變化對(duì)CdS薄膜性能的影響。在CdCl2濃度為0.004mol/L時(shí),CdS薄膜的致密度最好,晶粒尺寸比較大,結(jié)晶性良好;水浴溫度為90℃時(shí),CdS薄膜晶粒尺寸較大,結(jié)晶性較好;沉積時(shí)間為9~13mins時(shí),沉積方式為離子-離子機(jī)制,得到表面平整致密的CdS薄膜;氨水用量為20ml時(shí),薄膜透過率最高達(dá)95%,禁帶寬度為2.5eV,比較接近CdS薄膜的理論值;經(jīng)過退火后CdS薄膜的結(jié)晶性增加,晶粒尺寸增加,致密度增加,本文的最佳退火條件為350℃,1h時(shí)。
【關(guān)鍵詞】：CIGS 太陽(yáng)能電池 Mo薄膜 CdS薄膜
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2;TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 太陽(yáng)能電池12-15
• 1.1.1 太陽(yáng)能電池的歷史12
• 1.1.2 太陽(yáng)能電池的發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2 CIGS薄膜電池15-19
• 1.2.1 電池的原理15-16
• 1.2.2 CIGS薄膜電池的結(jié)構(gòu)16-18
• 1.2.3 CIGS 薄膜電池的整體結(jié)構(gòu)18-19
• 1.3 CIGS電池的背電極Mo薄膜19-20
• 1.4 CIGS電池的緩沖層CdS薄膜20-22
• 1.4.1 CdS薄膜的晶型結(jié)構(gòu)20-21
• 1.4.2 CdS薄膜的應(yīng)用21-22
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容22-23
• 第二章 磁控濺射法制備單層Mo薄膜23-53
• 2.1 引言23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分23-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和實(shí)驗(yàn)設(shè)備23-24
• 2.2.2 襯底的清洗和單層Mo薄膜的制備24-26
• 2.2.3 測(cè)試與表征26-27
• 2.3 結(jié)果與討論27-51
• 2.3.1 濺射方式：直流濺射(DC)和射頻濺射(RF)27-33
• 2.3.2 沉積功率不同對(duì)薄膜的影響33-39
• 2.3.3 沉積氣壓不同對(duì)薄膜的影響39-46
• 2.3.4 襯底溫度不同對(duì)薄膜的影響46-51
• 2.4 本章小結(jié)51-53
• 第三章 磁控濺射法制備多層Mo薄膜53-65
• 3.1 引言53
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分53-55
• 3.2.1 磁控濺射的原理53-55
• 3.2.2 多層Mo薄膜的制備55
• 3.3 結(jié)果與討論55-63
• 3.3.1 雙層Mo薄膜的性質(zhì)55-59
• 3.3.2 三層Mo薄膜的性質(zhì)59-63
• 3.4 本章小結(jié)63-65
• 第四章 化學(xué)水浴法制備緩沖層CdS薄膜65-93
• 4.1 引言65
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分65-70
• 4.2.1 化學(xué)水浴法65-66
• 4.2.2 反應(yīng)原理66-68
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)原料與實(shí)驗(yàn)設(shè)備68-69
• 4.2.4 CdS薄膜的制備69-70
• 4.2.5 測(cè)試與表征70
• 4.3 正交試驗(yàn)結(jié)果與討論70-91
• 4.3.1 正交試驗(yàn)70-72
• 4.3.2 正交試驗(yàn)結(jié)果72-75
• 4.3.3 NH4Cl的濃度對(duì)CdS薄膜性能的影響75-77
• 4.3.4 SC(NH2)2 的濃度對(duì)CdS薄膜性能的影響77-78
• 4.3.5 不同濃度的CdCl2對(duì)CdS薄膜性能的影響78-81
• 4.3.6 不同的水浴溫度對(duì)CdS薄膜性能的影響81-84
• 4.3.7 不同沉積時(shí)間對(duì)CdS薄膜性能的影響84-86
• 4.3.8 不同的氨水用量對(duì)CdS薄膜性能的影響86-88
• 4.3.9 退火條件對(duì)CdS薄膜性能的影響88-91
• 4.4 本章小結(jié)91-93
• 結(jié)論93-95
• 主要研究成果93-94
• 論文創(chuàng)新之處94
• 對(duì)未來研究工作的建議94-95
• 參考文獻(xiàn)95-100
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果100-101
• 致謝101-102
• 附件102

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