銅銦鎵硒薄膜太陽能電池窗口層材料研究

【摘要】： 能源短缺和環(huán)境污染是21世紀(jì)人類面臨的重大問題,發(fā)展清潔能源取代傳統(tǒng)化石能源成為解決這些問題的科學(xué)途徑之一。水力發(fā)電、潮汐、核能和太陽能都是可再生清潔能源,有一定的發(fā)展空間。其中,太陽能作為一種不污染環(huán)境,又取之不盡的新能源無處不在,這使光伏發(fā)電成為新能源利用中重要的組成部分。 當(dāng)今光伏市場是以晶硅太陽能電池為主,由于硅太陽能電池采用高品質(zhì)單晶硅作為原料,成本很高。再者,硅太陽能電池使用的硅片厚度約為350微米,對(duì)高品質(zhì)單晶硅使用量明顯增加,這也是硅太陽能電池的一個(gè)困境。因此,發(fā)展低成本、新型薄膜太陽能電池是未來光伏科技的必然趨勢。薄膜太陽能電池?zé)o論是對(duì)原材料的需求,還是制作工藝都比硅太陽能電池成本低。 在薄膜太陽能電池中,目前研究較多的有非晶硅薄膜、碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)等薄膜太陽能電池。CIGS薄膜太陽能電池是在玻璃或者其它廉價(jià)襯底上沉積6層以上化合物半導(dǎo)體和金屬薄膜材料,薄膜總厚度約3～4微米,該電池成本低、性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng),其光電轉(zhuǎn)換效率高,被稱為最有前途的廉價(jià)太陽能之一。盡管對(duì)該電池的研究已有很多,但從大規(guī)模商品化和實(shí)用化來看,還有許多問題需要解決,其中尋找與CIGS吸收層更加匹配的窗口層材料是實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)必須完成的。本論文對(duì)太陽能電池窗口層材料——硫化鎘(CdS)和氧化鋅(ZnO)的制備方法和工藝做了詳細(xì)研究,制備出高質(zhì)量的適合CIGS太陽電池窗口材料,為實(shí)現(xiàn)CIGS薄膜太陽電池商品化奠定了基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：薄膜太陽能電池 ZnO薄膜 CdS薄膜 磁控濺射 化學(xué)水浴法
【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】：2008
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 論文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 太陽能電池概況10-11
• 1.2 太陽能電池工作原理11-12
• 1.3 太陽能電池的基本特性12-16
• 1.3.1 短路電流12-13
• 1.3.2 開路電壓13-14
• 1.3.3 等效電路14-15
• 1.3.4 輸出特性15
• 1.3.5 轉(zhuǎn)換效率15-16
• 1.4 影響太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的因素16-17
• 1.4.1 禁帶寬度16
• 1.4.2 溫度16
• 1.4.3 復(fù)合壽命16
• 1.4.4 光強(qiáng)16
• 1.4.5 摻雜濃度及剖面分布16-17
• 1.4.6 表面復(fù)合速率17
• 1.4.7 串聯(lián)電阻17
• 1.4.8 金屬柵和光反射17
• 1.5 銅銦鎵硒(GIGS)薄膜太陽能電池17-20
• 1.5.1 銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的產(chǎn)生和發(fā)展17-18
• 1.5.2 銅銦鎵硒薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)和制作工藝18-20
• 1.5.3 窗口層材料在太陽能電池中的作用20
• 1.6 本論文研究的意義和內(nèi)容20-21
• 第二章 化學(xué)水浴法生長硫化鎘(CdS)薄膜研究21-43
• 2.1 CdS薄膜的基本特性和應(yīng)用21
• 2.2 化學(xué)水浴沉積法簡介21-22
• 2.3 化學(xué)水浴沉積法成膜原理22-24
• 2.3.1 溶液成核原理22-23
• 2.3.2 CBD法制備硫化鎘薄膜的配方23
• 2.3.3 CBD法制備硫化鎘薄膜的反應(yīng)機(jī)制23-24
• 2.4 硫化鎘薄膜的表征24-28
• 2.4.1 薄膜的形貌分析24-28
• 2.4.1.1 掃描電子顯微鏡(SEM)24-25
• 2.4.1.2 X-Ray衍射儀25
• 2.4.1.3 UV-VIS紫外分光光度計(jì)25-26
• 2.4.1.4 臺(tái)階儀26-27
• 2.4.1.5 四探針電阻儀27-28
• 2.5 化學(xué)水浴沉積法制備硫化鎘28-42
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)裝置28-30
• 2.5.2 CBD法實(shí)驗(yàn)過程30-31
• 2.5.3 CBD法成長硫化鎘薄膜的相關(guān)參數(shù)與影響31-42
• 2.5.3.1 基片對(duì)硫化鎘薄膜的影響31-33
• 2.5.3.2 鎘鹽種類和濃度對(duì)硫化鎘薄膜性能的影響33-37
• 2.5.3.3 氨水濃度對(duì)硫化鎘薄膜的影響37-39
• 2.5.3.4 硫脲濃度對(duì)硫化鎘薄膜的影響39-41
• 2.5.3.5 緩沖溶液對(duì)硫化鎘薄膜的影響41-42
• 2.6 本章小結(jié)42-43
• 第三章 電感耦合等離子磁控濺射氧化鋅薄膜研究43-60
• 3.1 ZnO的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)43-46
• 3.2 ZnO薄膜的應(yīng)用46-47
• 3.3 ZnO薄膜用于太陽能電池窗口材料47-48
• 3.4 ZnO薄膜的制備方法48-50
• 3.5 ZnO薄膜在CIGS薄膜太陽能電池中的應(yīng)用50-51
• 3.6 濺射鍍膜51-54
• 3.6.1 概述51
• 3.6.2 濺射基本規(guī)律51-54
• 3.7 電感耦合等離子輔助磁控濺射系統(tǒng)54-58
• 3.7.1 實(shí)驗(yàn)過程54-55
• 3.7.2 工藝參數(shù)對(duì)ITO薄膜特性的影響55-58
• 3.8 本章小結(jié)58-60
• 第四章 論文總結(jié)和展望60-61
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67

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光電子玻璃相關(guān)技術(shù)    

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成本優(yōu)勢凸顯 薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)提速    于化叢

超大型硅基薄膜太陽能電池下線    魏雙林

做企業(yè)要“快”人半拍    翟永杰　本報(bào)記者 李延生

漢能薄膜太陽能電池 項(xiàng)目可行性通過評(píng)審    劉平 王超慧

薄膜太陽能電池 超薄 廉價(jià) 高效    

我可再生能源研究取得新進(jìn)展    記者 馮國梧 通訊員 張國

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銅鋅錫硒薄膜太陽能電池研究    孟明明

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有機(jī)小分子薄膜太陽能電池器件電極緩沖層的機(jī)理研究    劉亞東

薄膜太陽能電池的遺傳算法優(yōu)化    王全志

基于背部表面等離子體對(duì)薄膜太陽能電池效率的影響    王李

碲化鎘薄膜太陽能電池相關(guān)材料的制備與表征    侯澤榮

金屬平板和光柵結(jié)構(gòu)理論研究    徐威