导　　师： 王清辉

授予学位： 博士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 铜铟镓硒（Cu（In,Ga）Se2,简称CIGS）薄膜太阳电池属于第二代太阳电池,具有很高的光吸收系数、较高的转换效率、稳定性好、抗辐射能力强、弱光性好以及光学带隙可调等优点,被认为是最有希望大规模应用的薄膜太阳电池。电化学沉积法是非真空法制备工艺之一,以其原料利用率高、投入低成本等特点成为制备CIGS薄膜电池的重要研究方向。然而,目前采用电沉积法制备CIGS薄膜电池,主要缺乏稳定可靠的Mo背电极层和提高CIGS薄膜结晶质量的工艺技术。本论文从这二个问题出发,分别在Mo背电极的制备、金属预制层的热处理和刻蚀,以及硒化处理等三个关键制备工艺中对CIGS薄膜电池进行研究。首先,采用脉冲直流磁控溅射方法,研究了溅射气压和膜厚工艺参数对单层Mo薄膜电学性能、形貌特征、表面粗糙度、晶体结构和应力等特性参数的影响。根据反馈的Mo薄膜特性,通过结构优化设计,获得了总厚度约为1.5μm,方阻为0.1-0.15Ω/□,可满足电沉积后硒化工艺制备CIGS薄膜要求的Mo背电极层。其次,采用溅射法修饰Mo薄膜表面,研究了Mo薄膜表面特性对电沉积Cu/In/Ga各层结构,Cu-In-Ga金属预制层和CIGS薄膜的影响。研究发现,制备平整的Cu层对Cu-In-Ga金属预制层的元素均匀热扩散起到一定的促进作用,可以改善CIGS晶粒生长的均匀性和Ga元素在CIGS晶格结构中的有效掺杂。再次,本文对Cu-In-Ga金属预制层表面进行等离子体刻蚀工艺处理,研究了金属预制层的表面特性及其对CIGS薄膜和电池特性的影响。研究发现,不论采用普通硒化还是等离子体硒化工艺,引入金属预制层的等离子体刻蚀工艺对改善CIGS薄膜结晶质量和提升CIGS电池性能具有一定的辅助作用。最后,本文将不同热处理温度下Cu-In-Ga金属预制层引入到不同等离子体功率下的等离子体硒化工艺中,并与普通硒化工艺作对比

关 键 词： 背电极 铜铟镓硒 等离子体活化硒 金属预制层 太阳电池

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