CIGS薄膜太阳能电池的原理及制备PPT课件

.1，CIGS薄膜太阳电池的原理和准备，作者：类：学习号：2，太阳电池分类，晶体硅电池：单晶硅电池(c-Si)，多晶硅电池(p-Si)；转换率高(最高24.7%)，成本高的硅基薄膜电池：成本低，非晶硅薄膜电池(a-Si)由于光衰退效果而性能不稳定，多晶硅薄膜电池(ploy-Si)没有光衰退效果，转换率低于晶硅(a-Si)高光吸收系数，高光电转化率，低成本。3，CIGS中的黄铜矿晶体结构，吸收层化学cuingase 2(CIGS)是属于正晶系黄铜矿结构的薄膜电池的核心物质。复合格点，格点常数a=0.577nm，c=1.154nm。直接带隙半导体，光吸收系数最高为10 5级(多个薄膜太阳能材料中的较高者)。带隙宽度在室温下为1 .O4eV、电子移动率和孔移动率分别为3.2x10 2 (cm2/vs)和1X10(cm2/VS)，4，太阳能电池的短路电流是正光电流，在一定温度和辐照度条件下，光伏发电机在终端电压为零时的输出电流。分析短路电流最直接的方法是积分不同波段的光产生的光电腔数，计算每个波段产生的电流，加总电流，产生的总电流就是那个短路电流。5，CIGS薄膜太阳电池层结构，用作铝电极的金属栅电极：电子束沉积法制造。反射膜：的作用是提高入射速度，减少电池表面的光反射损失，增加光透射率。窗口层：N窗口层不仅与CdS缓冲区一起构成异质结的n型部分，而且还是电池电源输出的通道。窗口层和缓冲层之间的匹配性好，渗透性好。过渡层：pn接头的n型半导体，起到减少带隙不连续性的作用。吸收层：pn结的p型半导体，其作用是刺激电子，转移电子，吸收用于实现光电转换目的的光。CIGS必须具有足够的厚度并具有较少的缺陷。6，磁控溅射，溅射镀膜主要利用高速运动的等离子体轰击IE的表面，与目标粒子进行能量和动量交换，高能量粒子飞向基板形成膜。特别适用于耐火合金薄膜的生长。磁控溅射将永磁或螺线管安装在阴极礼拜后，磁力线首先穿过IE面，与电场方向垂直，最终返回IE面。靶面电子的运动受到电场和磁场的相互作用，引起旋转运动，其轨迹是远动线。离子在表面进行往复运动，增加电离碰撞次数，惰性气体原子在较低的工作压力下保持放电，结果是提高高速离子轰击剂，溅射高能粒子，将薄膜沉积在基板上。7、CIGS电池每层的制造；基板：基板通常使用玻璃或其他材料的弹性箔作为材料。背面电极：将1 1.5um的金属铝吸收层沉积在干净的基板上：在铝电极上沉积1.6 2.0um的CIGS缓冲层：在吸收层上连续制造60，100m厚的硫化锡窗层：在吸收层上连续制造100nm左右的固有氧化锌层，以及铝电极：600nm左右的铝掺杂氧化锌层和银电极在缓冲层上沉积。整个电池的制备过程是不同薄膜的制造和叠加过程，多层薄膜形成p-n结结构，使光电转换成为可能。整个薄膜过程通常使用磁控溅射、蒸发涂层或其他非真空技术实现。电池的基板通常使用含钠的CorningGlaSS，为CIGS吸收层提供适量的钠源，适量的金属钠元素大大提高了CIGS电池的填充因子。8，Mo电极SEM分析CIGS薄膜SEM片，9，CIGS薄膜SEM分析，图3.1(a)表明，室温溅射的CIGS薄膜表面平坦，但未结晶，薄膜的附着力很差，容易剥落。提高基板温度，薄膜开始结晶。在320(图3.1(b)时，薄膜开始结晶，晶粒逐渐增加，但表面松散，颗粒缝隙大，密度低。温度持续升高到420(图3.1(d)，薄膜颗粒间距小，密度大，但薄膜特性的稳定性差，薄膜表面出现微米柱的情况。图3.1(c)是在实际基板温度为370 、溅射气压为0.5Pa、靴子基准距离为5厘米、溅射功率为160瓦时溅射的CIGS薄膜SEM照片。在370C处溅射薄膜晶系，晶粒大小均匀，致密，表面光滑，平坦，无微米柱和突起。这说明当实际基板温度为370 时，CIGS薄膜的密度和精度有了很大的改善。10，370 制造的CIGS薄膜的XRD地图，结论：采用370 溅射的CIGS薄膜的致密、均匀、平滑、平坦、结晶度好，具有强烈(220)/(204)面的首选取向。在磁控溅射过程中，适当提高基板的