銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池CIGS吸收層的研究與制備

【摘要】： 能源短缺問(wèn)題已經(jīng)成為本世紀(jì)制約社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大問(wèn)題。隨著煤、石油、天然氣三大傳統(tǒng)非可再生能源日益枯竭,發(fā)展新的清潔能源來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源已經(jīng)成為解決能源危機(jī)最有效的途徑。風(fēng)能、水能、核能以及太陽(yáng)能作為清潔能源的主要代表,成為傳統(tǒng)能源替代品的代表,近年來(lái)都得到了較快的發(fā)展,其中太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用顯得尤為突出,成為新能源利用的重要組成部分。 太陽(yáng)能電池是通過(guò)特殊物質(zhì)的光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置,是太陽(yáng)能利用的最主要方式。在目前的光伏市場(chǎng)上單晶硅太陽(yáng)能電池由于其發(fā)展較早,技術(shù)成熟,轉(zhuǎn)化效率高,占了市場(chǎng)上絕大部分份額。但是由于單晶硅太陽(yáng)能電池以大量高品質(zhì)的高純硅為基礎(chǔ),使得硅太陽(yáng)能電池的成本逐步增加,限制了太陽(yáng)能電池的發(fā)展。所以發(fā)展低耗、高效的薄膜太陽(yáng)能電池是光伏市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 薄膜太陽(yáng)能電池主要有硅基薄膜太陽(yáng)能電池、碲化鎘(CdTe)薄膜太陽(yáng)能電池、銅銦硒(CIS)薄膜太陽(yáng)能電池、銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽(yáng)能電池等。其中,CIGS薄膜太陽(yáng)能電池是在廉價(jià)的玻璃襯底上依次沉積金屬薄膜和半導(dǎo)體混合物薄膜形成功能形態(tài)各不相同的功能層,整個(gè)薄膜電池的厚度大約在4-5μm左右。CIGS太陽(yáng)能電池,有著價(jià)格低、穩(wěn)定性好、轉(zhuǎn)化效率高的特點(diǎn),已經(jīng)成為當(dāng)今科研界和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。盡管目前對(duì)CIGS的研究很多,但是從大規(guī)模的生產(chǎn)和商業(yè)化上面看,CIGS的發(fā)展還有很長(zhǎng)的路要走,技術(shù)環(huán)節(jié)也還有許多的問(wèn)題急需解決。其中利用價(jià)格低、操作簡(jiǎn)單的磁控濺射系統(tǒng)制備高性能的CIGS吸收層就是其中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本論文研究了利用磁控濺射的方法制備CIGS薄膜太陽(yáng)能電池吸收層CIGS薄膜的技術(shù)工藝,對(duì)制備的CIGS薄膜進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)與性能的測(cè)試,優(yōu)化了制備工藝與參數(shù),并最終制備出來(lái)了性能良好的CIGS薄膜。 【關(guān)鍵詞】：薄膜太陽(yáng)能電池 銅銦鎵硒 磁控濺射 硒化
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 論文摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 能源危機(jī)與太陽(yáng)能利用11-13
• 1.2 太陽(yáng)能電池綜述13-15
• 1.3 CIGS太陽(yáng)能電池15-16
• 1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容和意義16-18
• 第二章 CIGS電池的結(jié)構(gòu)、工作原理及性能參數(shù)18-28
• 2.1 CIGS太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)18-20
• 2.2 CIGS太陽(yáng)能電池的工作原理與性能參數(shù)20-23
• 2.2.1 太陽(yáng)能電池的工作原理20
• 2.2.2 太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)20-23
• 2.3 薄膜測(cè)試儀器23-28
• 2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM)23-24
• 2.3.2 臺(tái)階儀(profiler)24-25
• 2.3.3 UV-VIS分光光度計(jì)25-26
• 2.3.4 霍爾效應(yīng)測(cè)試儀26-27
• 2.3.5 四探針測(cè)試儀27-28
• 第三章 磁控濺射法制備CuIn與CuInGa薄膜及其性能研究28-42
• 3.1 磁控濺射的原理與設(shè)備簡(jiǎn)介28-30
• 3.2 利用磁控濺射法制備CuIn薄膜及其形貌、結(jié)構(gòu)表征30-38
• 3.2.1 襯底的選擇、清洗與鉬電極層的制備30-31
• 3.2.2 不同條件下制備CuIn薄膜及其表征31-38
• 3.3 利用磁控濺射法制備CuInGa薄膜及其形貌、結(jié)構(gòu)的表征38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 利用CVD系統(tǒng)硒化制備CIGS薄膜的研究42-58
• 4.1 化學(xué)氣相沉積的原理簡(jiǎn)介與設(shè)備簡(jiǎn)介42-43
• 4.2 利用CVD系統(tǒng)對(duì)CuInGa薄膜進(jìn)行硒化處理制備CIGS薄膜43-47
• 4.3 硒化法制備的CIGS薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌分析與性能47-51
• 4.4 CIGS太陽(yáng)能電池的緩沖層、窗口層和電極的制備與電池的測(cè)試表征51-57
• 4.4.1 CdS緩沖層的制備51-52
• 4.4.2 氧化鋅窗口層和柵電極的制備52-54
• 4.4.3 CIGS太陽(yáng)能電池的測(cè)試與表征54-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-65
• 附作者已發(fā)表的文章和申請(qǐng)專利65-66
• 致謝66-67

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