当前位置: 首页 > 学术论文 > 太阳能 > 正文

太阳能电池材料(CuIn)_(1-x)Zn_(2x)Se_2薄膜的制备和光学性质研究

关注热度:74   来源:新能源学术论文  作者:王伟君
相似论文 相关推荐 你可能关注 点击排行 我要评论

【摘要】:多晶CuInSe2(CIS)基的异质结在光伏领域具有广阔应用前景。其中以CuInGaSe2(CIGS)为吸收层的太阳能薄膜电池效率已经达到了20.8%,并不断接近该材料光电转换效率的理论值。 追求高太阳能电池转换效率的同时,如何降低成本,实现太阳能薄膜电池更广的实用性,也是人们一直研究的热点。本文从锌掺杂能有效提高CIS的光学带隙,并能取代部分稀有金属铟,降低成本的角度考量,探索了单靶磁控溅射和分层金属溅射(CuIn/Zn/Cu)后硒化两种方法制备(CuIn)1-xZn2xSe2(CIZS)薄膜,研究了CIZS薄膜的微结构、光学特性并制备了基于CIZS吸收层的太阳能电池。主要研究成果如下: (1)利用单靶溅射法制备了CIS和CIZS薄膜,并研究了不同衬底温度及掺锌对CIS薄膜结构,光学特性的影响。 a)单靶制备CIS及CIZS薄膜,即利用磁控溅射法对单个CIZS化合物靶材进行溅射沉积,成功制备出纯相CIZS薄膜,该方法可以省略传统的硒化手续,简化薄膜制备工艺。X射线衍射(XRD)表征发现,随衬底温度升高,CIZS薄膜的择优取向先从(112)晶向变为(220)晶向,而后从(220)转变为(112),这是由于适宜的衬底温度能为晶粒的择优取向生长提供能量; b)能量色散X射线光谱(EDX)分析发现,CIS薄膜表面富铜而CIZS薄膜表面贫铜,同时CIS薄膜未出现随温度变化择优取向改变的现象,因此择优取向的改变与组分也有关,锌掺杂引起薄膜组分的变化,进而影响CIZS薄膜择优取向的变化; c)透射谱表征表明:CIZS薄膜禁带宽度明显大于CIS薄膜,这体现了锌掺杂对CIS薄膜禁带宽度的优化; d)扫描电子显微镜(SEM)测试结果显示,CIZS薄膜比CIS薄膜表面更加致密,均匀且平滑,晶粒尺寸更小。这说明锌的掺入抑制了晶粒的生长。 (2)利用分层金属后硒化/硫化制备CIZS和CIS薄膜,并进行太阳能电池器件制备的探究。 利用磁控溅射制备Mo底电极,分层金属预溅射,通过后硒化/硫化工艺促进薄膜结晶并形成纯相CIZS和CIS薄膜,在80℃下用化学水浴法制备的双层CdS薄膜,再利用磁控溅射法制备本征ZnO和AZO窗口层,最终制得完整的CIZS太阳能薄膜电池器件。硒化后的薄膜虽然结晶性质很好但始终未出现效率,可能是未形成有效的PN结。改用硫化工艺,初步制得0.8%的转换效率的铜铟锌硫薄膜太阳能电池。
【关键词】:磁控溅射 Cu_(0.9)In_(0.9)Zn_(0.2)Se_2 太阳能电池 硒化
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM914.4
【目录】:
  • 摘要6-8
  • Abstract8-13
  • 第一章 绪论13-26
  • 1.1 引言13-14
  • 1.2 太阳能电池基本理论14-18
  • 1.2.1 工作原理14-16
  • 1.2.2 CIS太阳能电池16-18
  • 1.3 研究进展及现状18-20
  • 1.4 论文研究目的及计划20-22
  • 参考文献22-26
  • 第二章 CIS和CIZS薄膜制备26-37
  • 2.1 引言26
  • 2.2 CIS及CIZS的靶材制备与表征26-31
  • 2.2.1 CIS靶材的制备与表征26-29
  • 2.2.2 CIZS靶材的制备与表征29-30
  • 2.2.3 注意事项30-31
  • 2.3 CIS和CIZS薄膜制备31-33
  • 2.3.1 磁控溅射原理31-32
  • 2.3.2 实验准备32
  • 2.3.3 实验过程32-33
  • 2.4 硒化/硫化装置33-35
  • 2.4.1 硒化/硫化炉介绍33
  • 2.4.2 硒化/硫化参数摸索33-35
  • 2.5 本章小节35-36
  • 参考文献36-37
  • 第三章 单靶溅射CIS和CIZS薄膜的结构表征及特性研究37-56
  • 3.1 引言37-38
  • 3.2 CIS和CIZS薄膜的XRD表征38-42
  • 3.2.1 CIZS薄膜的XRD表征38-39
  • 3.2.2 CIZS和CIS薄膜的XRD对比表征39-41
  • 3.2.3 Mo衬底上的CIZS薄膜XRD表征41-42
  • 3.3 EDX分析42-44
  • 3.3.1 CIZS薄膜EDX分析42-43
  • 3.3.2 CIZS和CIS薄膜EDX对比分析43-44
  • 3.4 CIS和CIZS薄膜的Raman表征44-47
  • 3.4.1 CIZS薄膜的Raman表征44-45
  • 3.4.2 CIS和CIZS薄膜对比拉曼表征45-47
  • 3.5 透射图谱分析47-50
  • 3.5.1 CIZS薄膜的透射分析47-48
  • 3.5.2 CIS和CIZS薄膜对比透射图谱48-50
  • 3.6 SEM表征50-52
  • 3.6.1 CIZS薄膜的SEM表征50-51
  • 3.6.2 CIS和CIZS薄膜SEM对比表征51-52
  • 3.7 本章小结52-54
  • 参考文献54-56
  • 第四章 CIS和CIZS薄膜太阳能电池器件制备研究及性能表征56-68
  • 4.1 引言56-57
  • 4.2 太阳能电池器件制备57-58
  • 4.2.1 水浴法制备CdS缓冲层57-58
  • 4.2.2 窗口层制备58
  • 4.3 太阳能电池SEM表征58-59
  • 4.4 电池性能表征59-61
  • 4.5 提高太阳能电池效率的摸索61-64
  • 4.6 本章小结64-66
  • 参考文献66-68
  • 第五章 总结与展望68-70
  • 5.1 总结68-69
  • 5.2 展望69-70
  • 致谢70-71
  • 附 硕士期间发表学术论文71


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

薄膜太阳能电池    徐慢;夏冬林;杨晟;赵修建;

硅太阳能电池的应用研究与进展    黄庆举;林继平;魏长河;姚若河;

半导体单晶材料的表面光伏效应    沈(岂页)华

基于P-N结的太阳能电池伏安特性的分析与模拟    任驹;郭文阁;郑建邦;

Photocatalytic degradation of methyl orange over ITO/CdS/ZnO interface composite films    

描述光伏效应的新解析模型    江厚满,程湘爱

CIS和CIGS薄膜太阳电池的研究    孙云,王俊清,杜兆峰,舒保健,于刚,温国忠,周祯华,孙健,李长健,张丽珠

衬底温度对PLD法沉积CdS及ZnS薄膜材料的影响    胡居广;李启文;郑彬;汤华斌;王培;罗仲宽;曹慧群;林晓东;

半导体光伏效应    刘土毅 ,孙志鹏 ,黄景昭

CdS薄膜的电输运和光学性质    杨一军,阚彩侠,谢宇,杨保华,张立德

太阳电池基本参数的实验与分析    钟水库;刘长青;沈晓明;

用椭偏法研究掺磷a-Si∶H薄膜的光学特性    匡跃军;李伟;廖乃镘;蒋亚东;宋震;黄清海;祁康成;

薄膜太阳电池的最新进展    王育伟;刘小峰;陈婷婷;姜春萍;王瑞林;

PIN型非晶硅薄膜太阳电池仿真研究    曾睿;何世东;龚宇光;严来军;李伟;

三结GaAs太阳电池的I-V特性研究    杨亚丽;陈国鹰;郭丽斌;高慧;

光伏法测量AlAs/GaAs超晶格子带间光跃迁    朱文章,陈朝,刘士毅,江德生,庄蔚华

共蒸发三步法制备CIGS薄膜的性质    敖建平;孙云;王晓玲;李凤岩;何青;孙国忠;周志强;李长健;

中国建设低成本光伏电站发展趋势看好——超白太阳能玻璃、硅基薄膜电池为建造低成本光伏电站提供了基础    徐美君;

太阳电池研究进展    郭志球;沈辉;刘正义;闻立时;

溶胶-凝胶法制备太阳能薄膜的研究及展望    马芳;马洪芳;王艺涵;丁严广;

镓在新能源中的应用研究与进展    石勇;

铜铟镓硒薄膜太阳电池研究进展及应用现状    刘琪;张光胜;王立涛;冒国兵;

太阳能电池发展展望    刘路;

空间太阳电池    高培德;

晶体硅太阳电池旁路结分析    李军勇;梁宗存;赵汝强;金井升;李明华;沈辉;

一步法电化学沉积CuInSe_2薄膜的硒化过程研究及电池制备    万磊;曹永胜;王德亮;

应用于CIGS太阳能电池窗口层的透明导电氧化物AZO薄膜的制备与研究    王正安;石建华;褚家宝;黄素梅;孙卓;

自然环境中太阳能电站高温吸热涂层材料结构设计和研制    程旭东;叶卫平;丁彰雄;宫殿清;李光磊;王辉;张朴;万倩;王珂;马涛;王涛;罗干;

预制膜硒化法制备的CIGSe薄膜成分分布研究    李春雷;庄大明;张弓;刘江;宋军;

溅射参数对CuInGa预制膜成分和结构的影响    李春雷;庄大明;张弓;宋军;

金属墨水法制备CuInS_2薄膜及太阳电池    陈官璧

ZnO基透明导电膜的制备与掺杂研究    龚丽

柔性衬底薄膜光伏电池相关材料制备及性能    岳红云

若干半导体纳米结构的生长机制及其拉曼散射研究    刘力哲

太阳能级硅(SOG-Si)光伏电池中多孔硅吸杂工艺及其神经网络分析方法研究    张彩珍

金属硒化物薄膜的电沉积制备及基础理论研究    刘芳洋

热丝CVD法制备硅基薄膜材料及相关太阳电池模拟研究    黄海宾

纳米ZnO基有机/无机复合光伏器件研究    王丽丹

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

铜铟硒薄膜太阳能电池材料的制备与若干理论计算研究    蒋方丹

SDS-PEG二元软模板体系合成纳米硒的研究    牛牧野

蝴蝶鳞片高吸光率机理分析及仿生结构设计    商春辉

光伏并网发电系统建模仿真    刘翼

低价硅衬底外延层结构太阳能电池计算机模拟    宁吉丰

高质量Cu(In,Ga)Se_2薄膜的低成本制备工艺研究    申开盛

Zn掺杂改善SnS_2薄膜电学性能    柴燕华

脉冲激光沉积工艺对CIGS薄膜成分和微结构的影响    何杰

脉冲激光液相沉积制TiO_2纳米薄膜及其光电性能    王国兵

太阳能电池CIS粉体的回流反应法制备及特性研究    巩小亮

AZO薄膜表面织构机理和表面织构均匀性的研究    薛进奎

功能薄膜的研究现状与应用前景    庄大明,张弓,刘家浚

太阳电池研究进展    郭志球;沈辉;刘正义;闻立时;

纳米尺寸CdS半导体微晶的光致发光线宽宽化研究    吕少哲,孙聆东,赵家龙,窦恺,黄世华,虞家琪,向卫东,丁子上

氧化铟锡薄膜的椭偏光谱研究    孙兆奇;曹春斌;宋学萍;蔡琪;

硅雪崩光电二极管单光子探测器    梁创,aphy.iphy.ac.cn,廖静,梁冰,吴令安

Q有机聚合物材料中光生载流子传输的跳跃输运    邱勇,杨延强,杨庆鑫,王长顺,孙桂娟,魏振乾,费浩生

新型菲涅尔线聚焦聚光太阳电池组件研究    汪韬,赛小锋,李晓婷,李宝霞,高鸿楷

Enhanced photocataly tic activity of TiO_2 by surface fluorination in degradation of organic cationic compound    

太阳电池研究及应用    申树芳;刘伶俐;徐承天;

CdS半导体纳米微粒有序组装体系光致发光研究    马国宏,刘扬,张兴堂,黄亚彬,杜祖亮

铜铟镓硒薄膜太阳能电池关键材料与原理型器件制备与研究    罗派峰

与基片位置有关的不同夹具下生长的薄膜结构模拟与分析    张伟,苌国强

薄膜结构找形分析的力密度法    魏德敏,李联彬,王勇

薄膜结构与风环境的流固耦合作用    杨庆山,王基盛,王莉

氧分压对直流磁控溅射铟锡氧化物(ITO)导电薄膜结构和性能的影响    吴茵;廖红卫;陈曙光;陈建兵;

考虑流动分离时薄膜结构的气弹稳定分析    刘瑞霞;刘春宇;

基底温度对直流磁控溅射ITO透明导电薄膜性能的影响    曾维强;姚建可;贺洪波;邵建达;

非晶SiO_xN_y薄膜的发光特性研究    徐小华;李群;游泳;刘义保;

电化学法制备p型Cu_2O半导体薄膜及其性能的表征    燕子鹏;蔡舒;武卫兵;

小角激光散射法对聚酰亚胺薄膜结构的研究(摘要)    左榘;

薄膜结构的X射线研究    马天驰;

温度条件对锆钒薄膜结构的影响    刘锦华;姚冰;郝万立;

薄膜结构考虑滑移问题的分析    孙晓颖;沈世钊;

TiO_2薄膜结构及氧敏性研究    徐艳姬;徐明霞;谢少桥;徐廷献;

溅射工艺参数对复合压电薄膜结构的影响    张鹰;严康宁;曲喜新;

退火对于碳氮薄膜结构的影响    王晓姹;李志青;吴萍;姜恩永;白海力;

薄膜结构随机风场的ARMA模型仿真    张华;单建;

空间薄膜结构张拉系统优化设计    魏玉卿;尚仰宏;

薄膜充气梁的皱曲行为分析    王友善;王长国;杜星文;

退火条件对铌镁酸铅薄膜结构的影响    邸利锋;

薄膜结构的附加质量及声致阻尼    王基盛;武岳;张亮泉;杨庆山;

强调环保议题 3M发布新款增亮膜    记者 陈炳欣

悉尼奥运场馆建设及建材使用的启示(下)    建材工业技术情报研究所所长 胡幼奕

培养皿中的数据存储    

悉尼奥运场馆建筑装饰材料的使用    素贞

意大利的吹塑膜技术有独到之处    艳平

杨庆山:让“鸟巢”“水立方”抗百年大风    向畅

北京奥运场馆创世界“绿色”之最    闫晗郭力方

新技术示范迈向产业化    刘垠

美国柔印一路领先 日本西欧紧步其后    

非PVC医用输液袋共挤薄膜的生产    

大尺度复杂张拉薄膜结构整体分析理论及其软件化    乔磊

基于稳定理论的剪切薄膜褶皱发展过程及其动力特性研究    马瑞

溶胶—凝胶方法制备的BiFeO_3薄膜铁电改性研究    李德辉

几类层状超薄膜结构的分子光谱研究    程昱川

薄膜结构的风振响应分析和风洞试验研究    王吉民

张拉薄膜结构的褶皱和动力分析    谭锋

过渡金属掺杂Mg_xZn_(1-x)O单晶薄膜的外延制备与性能研究    朱大鹏

索和膜结构形状确定理论研究    万红霞

p型透明导电氧化物CuAlO_2薄膜的制备与性能研究    兰伟

薄膜结构风振响应中的流固耦合效应研究    孙晓颖

充气展开薄膜管气固耦合特性研究    马瑞强

氧化银薄膜的制备和相关性质研究    张增院

TiO_2薄膜在不锈钢上防腐机理的研究及应用    吴震弘

KNN外延薄膜的制备与性能研究    李元行

钴基合金表面纳米Ti-O薄膜的制备及其疲劳性能与耐腐蚀性能的初步研究    高建亮

铜锌锡硫硒(CZTSSe)薄膜的制备工艺及性能表征    王靖宇

反钙钛矿GaCMn_3外延薄膜的制备与物性研究    钱文超

薄膜结构的找形方法和力学特性研究    张宏超

薄膜双向同步拉伸设备关键问题研究    华岩

氧族化合物半导体薄膜的制备及性能研究    张冯章

 
关键词: 磁控溅射

[ 学术论文搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
相关学术论文推荐
 
0条 [查看全部]  相关评论
 
推荐论文
智能推荐
 
网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 排名推广 | 广告服务 | 积分换礼 | 网站留言