CIGS薄膜太陽能電池的制備和性能研究

【摘要】：太陽能作為可再生能源,其有效利用得到了人們的廣泛關(guān)注。而光伏發(fā)電是太陽能利用的有效途徑之一,因此,作為太陽能發(fā)電的核心問題,太陽能電池材料始終是光伏發(fā)電領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的熱點(diǎn),其性能決定了光電轉(zhuǎn)換效率及其產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。除了硅基太陽能電池材料外,以CuInxGa1-xSe2(CIGS)作為吸收層的薄膜太陽能電池,由于具備了高光電轉(zhuǎn)換效率、抗輻射能力強(qiáng)、高穩(wěn)定性等特點(diǎn),近年來得到了人們的廣泛研究。作為電池的核心吸收層,制備工藝對其性能有重要的影響。而制備CIGS的方式很多,如磁控濺射、熱蒸鍍等。本文擬通過兩步法,即首先通過脈沖激光沉積(PLD)制備金屬預(yù)制層,再經(jīng)過后硒化退火制備得到CIGS薄膜。研究CIGS薄膜的最佳制備工藝,從而獲得具有優(yōu)良綜合性能的CIGS薄膜太陽能電池。主要工作如下：第一,從獲得純相樣品、提高薄膜質(zhì)量的角度,通過采用PLD+后硒化退火的制備方法,研究硒化工藝條件對CIGS薄膜的結(jié)構(gòu)、成分和光學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,對于同一金屬層,直接450℃硒源退火的制備工藝得到的樣品具有最優(yōu)的整體性能。第二,研究不同金屬預(yù)制層的疊層順序?qū)IGS薄膜結(jié)構(gòu)、成分和光學(xué)性能的影響,結(jié)果表明以‘'CuGa/In/CuGa"疊層順序制備的CIGS薄膜,其成相、結(jié)晶效果和組分都最符合電池的吸收層的要求。第三,結(jié)合背電極Mo、吸收層CIGS、緩沖層CdS、窗口層ZnO和AZO的制備工藝,成功制備CIGS薄膜太陽能電池,并對其性能進(jìn)行測試和分析。制備得到的電池效率最高可以達(dá)到2.5%,初步得到利用新方法制備全電池的工藝,并獲得具有一定轉(zhuǎn)換效率的薄膜太陽能電池。 【關(guān)鍵詞】：薄膜太陽能電池 CIGS 制備工藝 脈沖激光沉積 光電轉(zhuǎn)換效率
【學(xué)位授予單位】：福建師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-5
• 中文文摘5-9
• 緒論9-17
• 0.1 引言9
• 0.2 CIGS薄膜太陽能電池的工作原理及結(jié)構(gòu)特性9-11
• 0.3 CIGS薄膜太陽能電池的特點(diǎn)11-12
• 0.4 CIGS薄膜太陽能電池發(fā)展進(jìn)程12-14
• 0.5 CIGS薄膜太陽能電池效率提升與其發(fā)展趨勢14-15
• 0.6 本論文的思路和主要工作15-17
• 第一章 制備工藝及硒化過程對CuIn_xGa_(1-x)Se_2薄膜結(jié)構(gòu)和特性的影響17-23
• 1.1 引言17-18
• 1.2 實(shí)驗(yàn)樣品的制備18
• 1.3 結(jié)構(gòu)及性能表征18
• 1.4 結(jié)果與討論18-21
• 1.5 本章小結(jié)21-23
• 第二章 PLD濺射不同金屬預(yù)制層對CuIn_xGa_(1-x)Se_2薄膜結(jié)構(gòu)和特性的影響23-31
• 2.1 引言23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)樣品的制備24
• 2.3 結(jié)構(gòu)及性能表征24-25
• 2.4 結(jié)果與討論25-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 CIGS薄膜太陽能電池的測試結(jié)果分析31-41
• 3.1 引言31-33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)樣品的制備33-34
• 3.3 結(jié)構(gòu)及性能表征34
• 3.4 結(jié)果與討論34-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第四章 結(jié)論41-43
• 參考文獻(xiàn)43-51
• 攻讀學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果51-53
• 致謝53-55
• 個人簡歷55-58

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