化学水浴法制备CIGS薄膜太阳电池缓冲层CdS薄膜的研究

1、会计学1化学水浴法制备化学水浴法制备CIGS薄膜太阳电池缓冲薄膜太阳电池缓冲层层CdS薄膜的研究薄膜的研究第1页/共15页缓冲层Soda-lime glassCu(In,Ga)Se2MoZnO/ZnO:Al Ni/AlNi/AlCu(In,Ga)Se2太阳电池的结构示意图CdS溶液体系：l氯化镉体系l碘化镉体系l醋酸镉体系l硫酸镉体系第1页/共15页第2页/共15页第2页/共15页第3页/共15页实实验验参参数数醋酸镉体系醋酸镉体系 硫酸镉体系硫酸镉体系镉盐镉盐1mM1.5mM硫脲硫脲7.5mM75mM氨水氨水0.6M1.2M铵盐铵盐1.5mM/温度温度7060时间时间15min7min第3页

2、/共15页第4页/共15页两种溶液体系下沉积薄膜的FESEM图(a) 醋酸镉体系、(b) 硫酸镉体系薄膜均匀致密、颗粒之间没有微孔。 薄膜表面出现白色颗粒。采用硫酸镉溶液体系时，白色颗粒较多且尺寸较大。 白色颗粒可能是溶液中同相反应生成的Cd(OH)2胶粒或者CdS胶粒，沉淀在薄膜表面。第4页/共15页第5页/共15页两种溶液体系下沉积薄膜的AFM图(a) 醋酸镉体系、(b) 硫酸镉体系颗粒大小约为60nm。 采用醋酸镉溶液体系时，薄膜的均方根粗糙度为5.063nm。 采用硫酸镉溶液体系时，薄膜的均方根粗糙度为6.820nm，薄膜表面出现了170nm大小的颗粒。第5页/共15页第6页/共15页

3、醋酸镉体系醋酸镉体系硫酸镉体系硫酸镉体系S/Cd原子比原子比0.94630.9451第6页/共15页第7页/共15页两种溶液体系下沉积薄膜的XRD图谱(a) 醋酸镉体系、(b) 硫酸镉体系在2为26.78位置出现一个衍射峰。难以判断CdS薄膜具体为哪一种晶体结构，可能沿六方晶(002)方向择优生长，也可能沿立方晶(111)方向择优生长。 醋酸镉溶液体系下沉积的CdS薄膜的衍射峰峰值更强、峰宽更窄，择优生长更明显。 三、在两种溶液体系中制备CdS薄膜的研究第7页/共15页第8页/共15页两种溶液体系下沉积薄膜的光透过率与光波长之间的关系(a) 醋酸镉体系、(b) 硫酸镉体系两种溶液体系下沉积薄膜

4、的(h)2-h的关系图(a) 醋酸镉体系、(b) 硫酸镉体系 在波长大于550nm时有较高的透过率；在波长小于550nm时，透过率急剧下降。在长波区域，醋酸镉溶液体系下沉积的CdS薄膜的透过率略高。 CdS薄膜的禁带宽度值：2.24eV（醋酸镉体系）和2.35eV（硫酸镉体系）。三、在两种溶液体系中制备CdS薄膜的研究第8页/共15页第9页/共15页CIGS电池的I-V曲线，缓冲层CdS薄膜分别为(a) 醋酸镉体系和(b) 硫酸镉体系中沉积（0.64cm2，AM0，25 ）CdS薄膜薄膜Effi.Voc (mV)Jsc (mA/cm2)FF醋酸镉溶液醋酸镉溶液体系体系6.42509350.49硫酸镉溶液硫酸镉溶液体系体系6.3550633.60.51第9页/共15页第10页/共15页第10页/共15页第11页/共15页第11页/共15页第12页/共15页缓冲层Soda-lime glassCu(In,Ga)Se2MoZnO/ZnO:Al Ni/AlNi/AlCu(In,Ga)Se2太阳电池的结构示意图CdS溶液体系：l氯化镉体系