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硒化和共蒸发法制备铜铟硒薄膜及太阳能电池制备

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摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 太阳能的光谱分布

1.3 目前薄膜太阳能电池发展现状

1.3.1 铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池

1.3.2 多结砷化镓GaAs基薄膜太阳能电池

1.3.3 聚合物太阳能电池

1.3.4 染料敏化太阳能电池DSSC

1.3.5 硅太阳能电池

1.4 光伏电池工作原理

1.4.1 异质结

1.4.2 同质结

1.5 薄膜太阳能电池对异质结材料的要求

1.6 窗口层

1.7 吸收材料

1.8 I-III-VI2如半导体材料

第二章 硒化预制膜制备器件质量的铜铟硒薄膜

2.1 铜铟硒薄膜常用制备方法

2.1.1 多元素的共蒸发

2.1.2 硒化预制膜法

2.1.3 直接蒸发化合物源

2.1.4 化学气相沉积CVD

2,1.5 电沉积法

2.2 实验方法与结果

2.2.1 制备铜铟预制膜

2.2.2 双温区硒化系统的改进

2.2.3 硒化预制膜的研究

2.3 本章总结

第三章 三步共蒸发制备铜铟硒薄膜及太阳能电池的制备

3.1 引言

3.2 实验方法与结果

3.3 铜铟硒太阳能电池的制备

3.3.1 电池结构

3.3.2 钼电极的制备

3.3.3 CdS缓冲层的制备

3.3.4 窗口层的制备

3.4 电池性能测试

3.4.1 硒化法制备的铜铟硒电池

3.4.2 三步共蒸发法制备的铜铟硒电池

3.5 本章总结

参考文献

致谢

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摘要

目前工业上制备铜铟硒材料最常用的方法是硒化铜铟预制膜,而铜铟镓硒最高效率的电池是用三步共蒸发的方法制备的铜铟镓硒材料。为此,我们从这两种方法入手,研究铜铟硒材料及相关电池的制备。
   (1)采用共蒸发的方法在Mo玻璃上制备铜铟预制膜,然后在双温区硒化装置中,用硒单质作为硒源硒化预制膜,制备铜铟硒薄膜。经过优化硒化温度曲线,采用了三步硒化方式。首先在100℃处理10分钟,使得铜铟元素充分混合;然后为了防止薄膜孔洞的产生,在450℃硒化10分钟;最后提高衬底温度至550℃,充分硒化。用此种方法制备的铜铟硒薄膜做成电池之后,转化效率达到了4.2%。其中开路电压(Uoc)为341mV,短路电流(Jsc)为30.0mA/Cm2,填充因子(FF)为40.9%。
   (2)用三源共蒸发设备在Mo玻璃上制备了铜铟硒薄膜。首先,衬底温度为400℃,同时蒸发In和Se;然后,衬底温度提高至550℃,蒸发Cu和Se;在薄膜富铜后,保持衬底温度不变,蒸发In和Se;最后在Se气压不变的情况下以12℃/min的速度逐渐降低衬底温度至300℃。目前用此种铜铟硒薄膜制备的电池的转化效率为2.2%,开路电压(Uoc)为205mV,短路电流(Jsc)为30.0mA/Cm2,填充因子(FF)为35%。

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