研发与应用
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Vol.27,No.9,2008
电沉积制备CIS太阳能电池吸收层材料
闫志巾1，白利锋2
(1.西安理工大学，陕西西安710054)(2.西北有色金属研究院，陕西西安710016)
摘要：在Cu村底上用电沉积的方法沉积金属In，再通过硒慕气硒化处理成功制备了CulnSe,薄膜。用X射线衍射(XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS)对制备的薄膜进行相组成、微观结构、表面形貌等分析，研究了制备工艺条件对薄膜性能的影响。结果表明：电沉积的In在低温热处理阶段与衬底Cu扩散形成Cu-In合金预制层，预制层在硒化阶段生成CuinSes，合金中过量Cu生成CuSe表面层，未反应的In转变为Culng，形成Cu衬底/ Cuelng/CulnSeg/CuSe结构。
关键词：太阳能电池；CulnSes；电沉积
中图法分类号：TG146.4 1引言
文献标识码：A
由于黄铜矿类（CulnSez：CulnS，Culni-GaSe）半导体材料的光电转换效率高、性能稳定，所以成为了薄膜太阳能电池领域研究的热点。这类材料作为太阳能电池吸收层的主要优点有：①属于直接带隙半导体，吸收系数高达105cm"，吸收层厚度只需要1~2μm；②稳定性好，不仅没有光致衰退现象，而且能抗高能离子辐射：③通过控制本征缺陷能形成所需要的导电类型，不需要外来原子掺杂；④本征缺陷浓度对电池性能的影响较小，能容许较大的原子计量比偏差(")。CulnSe(CIS)除了上述黄铜矿类材料的共同优点外，还具有比较理想的带隙宽度（1.0eV），并且组成元素的个数较少，是极具工业开发潜力的薄膜太阳能电池材料。
CIS太阳能电池由六部分构成，衬底/Mo连接层/CIS吸收层/CdS缓冲层/ZnO窗口层/ZnO：Al透明导电层。衬底一般采用刚性的钠玻璃，也可以用
收稿日期：2008-08-05
文章编号：10085939(2008)09-024-04
50~100um厚的不锈钢、钛、钼等金属：Mo连接层一般厚度为1μm，用磁控溅射沉积；CdS缓冲层厚50nm，用化学浴（CBD)方法沉积；ZnO窗口层和透明导电层ZnO：A1分别用射频和直流磁控溅射法制备。
CIS吸收层是太阳能电池最关键的部分，目前 CulnSe,吸收层的制备方法主要有磁控溅射、共蒸发、电沉积、纳米粒子印刷、喷雾热分解等(2.3)，美国可再生能源实验室NREL采用三步共蒸发的方法制备了掺Ga的Culni-Ga,Sez，获得最高的转换效率为19.9%[4)。然而传统的共蒸发、磁控溅射方法需要高真空、高设备投入，生产效率较低，使电池的生产成本难以进一步降低，因而探索低成本、高生产效率的制备方法成为目前研究的一个重要方向。电沉积是一种重要的非真空制备方法，采用一步电沉积方法已制备出转换效率为10.4%的太阳能事池[51。以电沉积为基础，再经过PVD表面原子比例调整可以获得15.4%的转换效率(6)。省略Mo连
基金项目：国家自然科学基金资助项目（59493300)；教育部博士点基金资助项目（9800462）
作者简介：闽志巾，女，1978年生，讲师，西安理工大学，陕西西安710054，电话：029-81977290，
Email:yanzhijin@xautedu.cn