导　　师： 麦耀华; 李建军

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 暨南大学

摘　　要： 铜铟镓硒（CIGSe,CIGS）薄膜太阳电池具有转换效率高、光学吸收系数高、稳定性佳、带隙可调等优点。本论文采用磁控溅射后硒化工艺制备CIGS薄膜,从材料制备工艺入手,首先研究了不同预制层结构在合金化过程中物相变化;然后将不同结构的预制层进行硒化,其中后硒化过程使用无毒、易储存和成本低的固态硒化作为硒源进行硒化,并对CIGS薄膜生长和元素扩散过程进行分析,发现金属预制层在硒化反应初期会出现铜向表面迁移的现象,进而导致CIGS吸收层底部形成贫铜的有序空位化合物相（OVC相）;并通过调控金属预制层的物相结构,将Cu、In等金属相转变为Cu9（In,Ga）4等合金相,可有效抑制吸收层底部OVC相的形成;最后通过变温I-V、开尔文探针和SCAPS理论模拟,系统研究了OVC相对CIGS薄膜电池界面传输特性和光伏性能的影响。本论文对以上几个方面的研究,并取得了如下的进展:1、通过研究硒化过程中CIGS薄膜物相的形成以及元素扩散的过程,得到以下结论:（1）吸收层底部形成的OVC相是由于硒化过程中Cu元素向表面扩散所导致的;（2）合金化过程形成Cu9（In,Ga）4合金相能有效的抑制Cu元素向表面扩散,从而抑制吸收层底部OVC相的形成。2、研究该工艺制备的CIGS薄膜光伏电池,可以发现通过减少OVC相可以使（1）电池的串联电阻从8.13Ω·cm2降低至0.3Ω·cm2,使填充因子从44.3%提升至68.2%,效率从5.4%大幅度增加至12.54%。（2）电池的背接触势垒高度从123.1mV降至6.5 mV,从而实现良好的欧姆接触。3、通过SCAPS理论模拟CIGS薄膜器件,可以发现:吸收层底部载流子浓度会对异质结的能带弯曲程度和电场强度与分布宽度造成显著的影响,进而影响电池的开路电压、填充因子和短路电流密度。尽量提高吸收层底部载流子浓度,可以显著提高电池的开路电压和填充因子,从而提高光电转换效率。更多还原

关 键 词： [8273033]CIGS薄膜太阳电池 金属预制层 固态硒化 扩散过程 OVC相 SCAPS理论模拟

分 类 号： [TM914.42]

领　　域： []