柔性金屬基底CIGS太陽能電池?cái)U(kuò)散阻擋層和吸收層的制備及表征

【摘要】：柔性襯底銅銦鎵硒(CIGS)太陽電池具有很多優(yōu)點(diǎn),它不但質(zhì)量輕、可彎曲,而且可采用繞帶式沉積,可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),顯著降低生產(chǎn)成本。以不銹鋼帶和銅帶作為柔性襯底,不僅價(jià)格低廉,而且能適應(yīng)高質(zhì)量器件的高溫制備環(huán)境。但是襯底中有害元素的擴(kuò)散會(huì)降低電池的質(zhì)量,需在襯底和背電極之間制備一層擴(kuò)散阻擋層。采用濺射后硒化法制備銅銦鎵硒薄膜,易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn);后硒化采用固態(tài)硒顆粒作為硒源,安全、環(huán)保對設(shè)備要求低。但是現(xiàn)有固態(tài)硒源硒化裝置不能實(shí)現(xiàn)柔性電池的連續(xù)化卷繞生產(chǎn)。因此本文的重點(diǎn)是研究可以低沉本制備用于不銹鋼和銅襯底的新型擴(kuò)散阻擋層,同時(shí)研究了吸收層預(yù)制膜的制備工藝和采用固態(tài)源連續(xù)化硒化工藝,為產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容如下: 第一,選擇Ni、Ni-Mo合金和Ni/Ni-Mo多層膜三種不同材料作為擴(kuò)散阻擋層,研究了Ni/Ni-Mo多層膜的制備方法,并采用SEM、EDS等測試方法對比研究了三種不同材料作為擴(kuò)散阻擋層的相關(guān)性能,結(jié)果表明,Ni/Ni-Mo多層膜適合作為柔性金屬襯底CIGS太陽能電池的擴(kuò)散阻擋層;且減小Ni子層的厚度并提高Ni-Mo子層中的Mo含量有利于提高多層膜的擴(kuò)散阻擋作用。 第二,采用磁控濺射的方法制備了Cu-In合金預(yù)制膜,分析了濺射功率對預(yù)制膜沉積速率、表面形貌、成分和相結(jié)構(gòu)的影響。對濺射之后的預(yù)制膜在非真空快速升溫到280℃的條件下進(jìn)行了合金化熱處理,保溫2min即可獲得理想的合金相結(jié)構(gòu)。 第三,針對柔性CIGS太陽能電池連續(xù)化卷繞生產(chǎn)工藝的需要,自行設(shè)計(jì)制造了連續(xù)化處理預(yù)制膜形成CIGS吸收層的硒化爐和相應(yīng)高活性可控硒蒸汽供應(yīng)裝置。預(yù)制層隨柔性襯底在爐腔中行進(jìn)的過程中依次完成升溫、硒化形成吸收層、冷卻的過程,高活性可控硒蒸汽的供應(yīng)裝置實(shí)現(xiàn)硒蒸汽的持續(xù)供應(yīng)和方便的可控性。 第四,使用所設(shè)計(jì)硒化設(shè)備,進(jìn)行了硒化工藝的研究,首先對比了不同襯底對吸收層的影響,然后探索了高溫快速硒化工藝部分參數(shù)對吸收層的影響。表面沉積了Ni/Ni-Mo多層膜的不銹鋼襯底能適應(yīng)高溫腐蝕環(huán)境,其上吸收層形貌與Mo玻璃襯底的吸收層形貌相同,且形成了以112峰和220/204峰為主的單一CuInS_2相結(jié)構(gòu)。將預(yù)制層快速升溫到700℃,進(jìn)行高溫快速硫化,載氣流量對吸收層的質(zhì)量有較大的影響;降低載氣的流量,預(yù)制膜經(jīng)高溫硫化1min后,得到晶粒尺寸超過2μm且結(jié)合緊密并具有(112)面擇優(yōu)取向、符合理想Cu:In:S=1:1:2化學(xué)計(jì)量比的CuInS_2吸收層薄膜。 【關(guān)鍵詞】：CIGS 柔性金屬襯底 擴(kuò)散阻擋層 磁控濺射 硫化
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 太陽能電池9-11
• 1.1.1 太陽能電池的發(fā)展背景9-10
• 1.1.2 太陽能電池的種類10
• 1.1.3 太陽能電池的發(fā)展方向10-11
• 1.2 CIGS太陽能電池11-16
• 1.2.1 CIGS太陽能電池的結(jié)構(gòu)及制備方法11-13
• 1.2.2 吸收層CuInSe_2薄膜的制備方法13-15
• 1.2.3 CIGS薄膜光伏組件15-16
• 1.3 CIGS太陽能電池國內(nèi)外的研究及產(chǎn)業(yè)化情況16-18
• 1.4 柔性基底CIGS太陽能電池18-20
• 1.5 本課題研究目的與主要內(nèi)容20-21
• 第2章 擴(kuò)散阻擋層的制備及性能研究21-36
• 2.1 引言21
• 2.2 擴(kuò)散阻擋層的制備及性能測試21-27
• 2.2.1 電沉積原理21-22
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器22
• 2.2.3 制備過程及工藝參數(shù)22-24
• 2.2.4 制備過程出現(xiàn)的問題及解決措施24-27
• 2.2.5 測試方法27
• 2.3 三種鍍層作為擴(kuò)散阻擋層的性能對比分析27-32
• 2.3.1 鍍層形貌分析27-28
• 2.3.2 截面形貌分析28-29
• 2.3.3 擴(kuò)散阻擋性能分析29-31
• 2.3.4 與背電極Mo的結(jié)合力分析31-32
• 2.4 Ni/Ni-Mo多層膜中子層厚度和Mo含量對其擴(kuò)散阻擋性能的影響32-35
• 2.4.1 多層膜的截面形貌32-33
• 2.4.2 擴(kuò)散阻擋性能33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 吸收層預(yù)制膜的制備36-48
• 3.1 引言36
• 3.2 磁控濺射的基本原理36-37
• 3.3 濺射功率對預(yù)制膜微觀結(jié)構(gòu)的影響37-43
• 3.3.1 樣品的制備和表征37-38
• 3.3.2 濺射功率對預(yù)制膜沉積速率的影響38-39
• 3.3.3 濺射功率對預(yù)制膜三維形貌及粗糙的影響39-41
• 3.3.4 濺射功率對預(yù)制膜表面形貌和成分的影響41-42
• 3.3.5 濺射功率對預(yù)制膜相結(jié)構(gòu)的影響42-43
• 3.3.6 結(jié)論43
• 3.4 非真空快速升溫條件對預(yù)制膜合金化的影響43-46
• 3.4.1 不同保溫時(shí)間對預(yù)制膜相結(jié)構(gòu)的影響43-44
• 3.4.2 不同保溫時(shí)間對預(yù)制膜形貌的影響44-46
• 3.4.3 不同保溫時(shí)間對預(yù)制膜成分的影響46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 第4章 硒化實(shí)驗(yàn)及硒化裝置的設(shè)計(jì)48-63
• 4.1 引言48-50
• 4.2 連續(xù)式快速硒化爐及高活性可控硒蒸汽供應(yīng)裝置50-54
• 4.2.1 連續(xù)式快速硒化爐的設(shè)計(jì)50-52
• 4.2.2 高活性可控硒蒸汽供應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)52-53
• 4.2.3 裝置使用操作流程53-54
• 4.3 硒化實(shí)驗(yàn)54-61
• 4.3.1 不同襯底對吸收層的影響54-57
• 4.3.2 高溫快速硫化對吸收層的影響57-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第5章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 論文總結(jié)63-64
• 5.2 工作展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 致謝70-71
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文71

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

化學(xué)水浴沉積CdS薄膜晶相結(jié)構(gòu)及性質(zhì)    敖建平,何青,孫國忠,劉芳芳,黃磊,李薇,李鳳巖,孫云,薛玉明

金屬Cr阻擋層對柔性不銹鋼襯底Cu(In,Ga)Se_2太陽電池性能的影響    張力;何青;徐傳明;薛玉明;王春婧;施成營;肖建平;李長健;孫云;

超聲波電鍍鎳及鎳基復(fù)合鍍層的研究進(jìn)展    方小紅;

集成電路Cu互連擴(kuò)散阻擋層的研究進(jìn)展    陳海波;周繼承;李幼真;

鍍層中基體金屬擴(kuò)散系數(shù)的測定    吳永炘,文效忠,楊志雄,蕭祖隆,李志勇

Cu(In,Ga)Se_2薄膜太陽電池研究進(jìn)展(Ⅱ)    李長健;喬在祥;張力;

非晶態(tài)Ni-Mo合金的電沉積及其物性    袁寶林

電沉積條件對Ni-Mo合金成分及其形貌的影響    黎向鋒,左敦穩(wěn),王珉

軟硬交替多層膜應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)的分析    韓國志

柔性不銹鋼襯底CIGS薄膜太陽電池    施成營;何青;張力;肖建平;敖建平;楊成曉;李微;李鳳巖;孫云;

    記者 李毅

柔性基底薄膜太陽能電池研究與試制    馮煜東

Ni-（Mo）-P/Cu多層交替鍍層的制備及其熱穩(wěn)定性    鄭仰存

金屬薄膜的質(zhì)量造成電阻器失效的分析    金力成;金波;

三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真    陶曉峰;謝君;

100kW風(fēng)光互補(bǔ)電站設(shè)計(jì)    楊幫宇;

光伏并網(wǎng)發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤算法研究    王桂英;史金玲;紀(jì)飛;王歡;

微型電機(jī)換向器(PCB)鍍金工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)    劉彥軍;崔振鐸;楊賢金;桑曉明;朱勝利;

太陽能光伏模塊電氣特性的數(shù)學(xué)建模與仿真    戴訓(xùn)江;晁勤;

太陽電池的負(fù)載匹配理論與負(fù)載變換技術(shù)    王康模;陳長纓;于志剛;劉興華;劉小沖;趙俊;

基于PSIM的光伏模塊建模與電氣特性仿真    劉俊杰;張新燕;

濺射法制備納米薄膜材料及進(jìn)展    賈嘉

跟蹤式光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能分析    高亮;蔡世俊;高鵬;李果華;施正榮;朱拓;

鈷合金代替鎳、鈀防銅滲鍍層的研究    吳永炘;文效忠;楊志雄;蕭祖隆;李志勇;

鎂合金AZ91D壓鑄件表面電鍍研究進(jìn)展    周傳哲;李寧;黎德育;

DMH無氰鍍銀工藝改進(jìn)及鍍層性能表征    安茂忠;吳青龍;盧俊峰;

一種基于dp/dv=0的最大功率跟蹤控制策略    榮延澤;劉士榮;毛軍科;李松峰;

光伏發(fā)電最大功率跟蹤控制方法的研究    李星辰;王琳;

基于PSIM9.0的單相光伏逆變系統(tǒng)的仿真研究    孫冰;白樹忠;鄭世松;

光伏并網(wǎng)給定電流幅值偏移的孤島檢測方法    鄭世松;孫冰;王玉斌;

含蓄電池儲能的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真    董旭柱;雷金勇;饒宏;黃曉東;劉怡;李鵬;

在PI襯底上制備CdS薄膜及其性能表征    李巍;方小紅;

基于線電流解耦算法的三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)    譚甲凡;

分布式電源的概率建模及其對電力系統(tǒng)的影響    王敏

考慮分布式發(fā)電的配電網(wǎng)綜合負(fù)荷建模方法研究    錢軍

我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)及決策研究    朱震宇

光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及電動(dòng)汽車充電站可靠性研究    于蓉蓉

鈦及其合金微弧氧化膜的制備表征及特性研究    陳根余

基于酞菁銅的太陽能電池的研究    劉一婷

半導(dǎo)體和氧化物表面石墨烯的生長和結(jié)構(gòu)表征及錳摻雜碳化硅稀磁半導(dǎo)體研究    唐軍

磁場中Ni-納米Al_2O_3復(fù)合鍍層制備及其電沉積機(jī)理的研究    汪超

應(yīng)變硅器件低場遷移率模型和新結(jié)構(gòu)SGOI器件的性能分析    李斌

光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究    曹太強(qiáng)

ICF靶零件電鍍工藝研究    張?jiān)仆?/span>

基于軟開關(guān)PWM技術(shù)的光伏逆變器的研究與設(shè)計(jì)    曹建

用于礦燈充電的獨(dú)立光伏系統(tǒng)研究    毛娟

太陽能光伏發(fā)電單相并網(wǎng)逆變器研究    李本元

太陽能LED照明系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)    杜守增

非晶InSb探測器材料光電特性研究    位永平

數(shù)控選區(qū)電沉積快速成型的成型質(zhì)量研究    李高飛

La_2Mo_3O_（12）薄膜的制備和光學(xué)性能的研究    姜雅麗

光伏發(fā)電系統(tǒng)自適應(yīng)控制研究    李亭

鎳鈦合金堵閉器鉭鍍層的制備與性能研究    王建軍

集成電路銅互連線及相關(guān)問題的研究    宋登元,宗曉萍,孫榮霞,王永青

超深亞微米集成電路中的互連問題——低k介質(zhì)與Cu的互連集成技術(shù)    王陽元,康晉鋒

CdS薄膜的制備及其性能    黎兵,馮良桓,鄭家貴,蔡亞平,蔡偉,李衛(wèi),武莉莉

周期順序蒸發(fā)工藝生長的Cu(In,Ga)Se_2薄膜結(jié)構(gòu)    徐傳明,許小亮,閔海軍,徐軍,楊曉杰,黃文浩,劉洪圖

磁控濺射金屬預(yù)置層后硒化法制備CuInSe_2薄膜工藝條件的優(yōu)化    湯會(huì)香,嚴(yán)密,張輝,張加友,孫云,薛玉明,楊德仁

Cu(In,Ga)_3Se_5薄膜結(jié)構(gòu)的Raman研究    徐傳明,許小亮,徐軍,楊曉杰,左健,黨學(xué)明,馮葉,黃文浩,劉洪圖

磷對Ni-Mo-P合金鍍層電沉積及鍍層性質(zhì)的影響    曾躍,黃宏新,姚素薇,郭鶴桐

Ni-P鍍層研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢    稅毅

超聲-電沉積Ni-納米Al_2O_3復(fù)合鍍層耐蝕性能研究    吳慶利;吳蒙華;黃樹濤;李智;夏法鋒;趙娜;

Nd-Fe-B粉末合金的多層電鍍防護(hù)技術(shù)    謝原壽,柳全豐,單強(qiáng)虹

超聲電沉積錫鉍合金研究    陳華茂

納米Ni-TiN復(fù)合鍍層的超聲—電沉積工藝與性能研究    夏法鋒

超聲波電沉積納米鎳層的形態(tài)與性能研究    劉國洪

超聲波技術(shù)在電鍍金剛石鉆頭制造中的應(yīng)用研究    霍宇翔

CIGS薄膜太陽電池異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)初析    薛玉明,孫云,李鳳巖,樸英美,劉維一,周志強(qiáng),李長健

CIGS薄膜太陽能電池研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景    莊大明,張弓

氫處理對太陽薄膜材料Mo/CuIn_(1-X)Ga_XSe_2/CdS的影響    張輝,丁紹林,湯會(huì)香,張會(huì)銳,馬向陽,楊德仁,劉維一,張加友,孫云

銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀以及應(yīng)用前景    莊大明,張弓

CuIn_(0.7)Ga_(0.3)Se_2粉末的自蔓延高溫合成    周其剛;王為民;龍飛;傅正義;王皓;王玉成;張金詠;

通用圖像地面/海上系統(tǒng)    

CIGS太陽能電池中薄膜材料電阻率的研究    錢群;張叢春;楊春生;丁桂甫;

CdS薄膜的結(jié)構(gòu)特性及其對Cu(In,Ga)Se_2(CIGS)薄膜太陽電池的影響(英文)    薛玉明,孫云,何青,劉芳芳,李長鍵,汲明亮

CIG前驅(qū)膜疊層方式對CIGS膜成分和結(jié)構(gòu)的影響    李秋芳;莊大明;張弓;宋軍;李春雷;

薄膜太陽電池的研發(fā)現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展    洪瑞江;沈輝;

空間用、高重量比功率柔性聚酰亞胺襯底CIGS薄膜太陽電池的制備方法    張力;何青;李鳳巖;李寶璋;李長健;

單個(gè)靶制備銅銦鎵硒(CIGS)薄膜    侯澤良;周正基;武四新;

溶液法合成CIGS納米晶制作薄膜太陽能電池    周春;陶斯祿;

銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池的研究進(jìn)展    岳恩;唐龍;羅順安;張平;

原位退火離子束濺射和熱蒸發(fā)四元疊層法制備CIGS薄膜與表征    梁廣興;

OVC薄膜材料及其對CIGS薄膜太陽電池異質(zhì)結(jié)的改進(jìn)    薛玉明;孫云;樸英美;李長健;

新型高效銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池的研究和開發(fā)狀況    莊大明;張弓;

Cu-In-Ga-Se體系的熱力學(xué)研究進(jìn)展    郭宇杰;謝凱;韓喻;鄭春滿;

CIGS薄膜太陽電池異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)初析    薛玉明;孫云;何青;李鳳巖;樸英美;劉維一;周志強(qiáng);李長健;

應(yīng)用于CIGS太陽能電池窗口層的透明導(dǎo)電氧化物AZO薄膜的制備與研究    王正安;石建華;褚家寶;黃素梅;孫卓;

CIGS薄膜太陌能電池組和整廠設(shè)備輸出項(xiàng)目落戶遷西    郭力榕

國際領(lǐng)先的CIGS薄膜太陽能電池生產(chǎn)研發(fā)基地落戶廣州    本報(bào)記者 丁翊軒

CIGS薄膜太陽能電池基地落戶廣州    羅佩美

CIGS半導(dǎo)體薄膜太陽能電池項(xiàng)目在滬簽約    記者 熊磊　通訊員 亦楚

興安兩重大項(xiàng)目昨開工奠基    記者 段裕祥

青島“領(lǐng)跑”第三代太陽能發(fā)電產(chǎn)品制造    本報(bào)記者 鄒吉宏

新一代太陽能發(fā)電將帶來什么    本報(bào)記者 鄒吉宏　實(shí)習(xí)生 李一帆

臺灣金色能源太陽能有限公司來錦簽訂30億總投資項(xiàng)目協(xié)議    董克攻　鄭金光

臺商來衡洽談“新能源”合作    記者 劉思遠(yuǎn)　實(shí)習(xí)生 劉慧蕓

全球領(lǐng)先太陽能項(xiàng)目落戶白云    記者 廖靖文　通訊員 利偉強(qiáng)

超薄CIGS太陽電池及組件的研究    韓安軍

柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽電池研究    李博研

單靶磁控濺射制備CIGS太陽能電池材料的研究    孔慧

CIGS薄膜太陽能電池材料的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究    龍飛

CIGS薄膜太陽能電池材料及器件模擬研究    萬福成

變帶隙銅銦鎵硒薄膜材料及器件光電性能的研究    陳東生

銅銦鎵硒薄膜太陽電池吸收層的研究    談曉輝

銅銦鎵硒薄膜太陽電池的器件仿真    劉一鳴

納米顆粒墨水法制備Cu（In，Ga）Se_2和Cu_2ZnSnSe_4薄膜太陽能電池的工藝研究    劉英

對濺射法制備的銅銦鎵硒吸收層與摻鋁氧化鋅窗口層結(jié)構(gòu)與性能的研究    李欣益

共蒸法制備CIGS薄膜及其表征    李文科

脈沖激光沉積工藝對CIGS薄膜成分和微結(jié)構(gòu)的影響    何杰

單靶磁控濺射一步法制備CIGS薄膜    梅迪

基于CIGS太陽能電池的吸收層和緩沖層的研究與制備    陸靜蘋

柔性襯底CIGS太陽電池的制備    辛治軍

CIGS雙梯度帶隙吸收層的制備及特性    齊彬彬

CIGS微孔薄膜的電沉積制備及其性能研究    羅艷路

脈沖激光沉積后硒化法制備CIGS薄膜    李麗麗

CIGS薄膜太陽電池吸收層制備和性能研究    劉溪

CIGS電池鉬電極研究—摻鈉鉬膜以及陶瓷基底上鉬膜的探究    張然