化學(xué)水浴法制備CIGS薄膜太陽電池緩沖層CdS薄膜的研究課件

1、化學(xué)水浴法制備化學(xué)水浴法制備CIGSCIGS薄膜太陽電池薄膜太陽電池緩沖層緩沖層CdSCdS薄膜的研究薄膜的研究20102010年年1111月月1919日日 光伏中心，曹章軼光伏中心，曹章軼報(bào)告提綱報(bào)告提綱一、研究背景一、研究背景二、研究內(nèi)容二、研究內(nèi)容三、在兩種溶液體系中制備三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究薄膜的研究四、在柔性襯底四、在柔性襯底CIGS太陽電池中的應(yīng)用太陽電池中的應(yīng)用五、結(jié)論五、結(jié)論光伏中心，曹章軼光伏中心，曹章軼一、研究背景一、研究背景緩沖層緩沖層Soda-lime glassCu(In,Ga)Se2MoZnO/ZnO:Al Ni/AlNi/AlCu(In,Ga)S

2、eCu(In,Ga)Se2 2太陽電池的結(jié)構(gòu)示太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖意圖CdS溶液體系：溶液體系：l氯化鎘體系氯化鎘體系l碘化鎘體系碘化鎘體系l醋酸鎘體系醋酸鎘體系l硫酸鎘體系硫酸鎘體系光伏中心，曹章軼光伏中心，曹章軼二、研究內(nèi)容二、研究內(nèi)容在醋酸鎘溶液體系和硫酸鎘溶液體系中采用化學(xué)水浴法沉在醋酸鎘溶液體系和硫酸鎘溶液體系中采用化學(xué)水浴法沉積積CdS薄膜，對(duì)薄膜，對(duì)CdS薄膜的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、光透過薄膜的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、光透過率和成份等特性進(jìn)行研究。率和成份等特性進(jìn)行研究。兩種溶液體系中沉積的兩種溶液體系中沉積的CdS薄膜分別應(yīng)用于聚酰亞胺襯底薄膜分別應(yīng)用于聚酰亞胺襯底CIGS薄膜太陽電

3、池。薄膜太陽電池。 光伏中心，曹章軼光伏中心，曹章軼三、在兩種溶液體系中制備三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究薄膜的研究實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)參參數(shù)數(shù)醋酸鎘體系醋酸鎘體系硫酸鎘體系硫酸鎘體系鎘鹽鎘鹽1mM1.5mM硫脲硫脲7.5mM75mM氨水氨水0.6M1.2M銨鹽銨鹽1.5mM/溫度溫度7060時(shí)間時(shí)間15min7min光伏中心，曹章軼光伏中心，曹章軼兩種溶液體系下沉積薄膜的兩種溶液體系下沉積薄膜的FESEMFESEM圖圖(a) (a) 醋酸鎘體系、醋酸鎘體系、(b) (b) 硫酸鎘體系硫酸鎘體系薄膜均勻致密、顆粒之間沒有微孔。薄膜均勻致密、顆粒之間沒有微孔。 薄膜表面出現(xiàn)白色顆粒。采用硫酸鎘溶液

4、體系時(shí)，白色顆粒較薄膜表面出現(xiàn)白色顆粒。采用硫酸鎘溶液體系時(shí)，白色顆粒較多且尺寸較大。多且尺寸較大。 白色顆?？赡苁侨芤褐型喾磻?yīng)生成的白色顆?？赡苁侨芤褐型喾磻?yīng)生成的Cd(OH)2膠?；蛘吣z?；蛘逤dS膠膠粒，沉淀在薄膜表面。粒，沉淀在薄膜表面。三、在兩種溶液體系中制備三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究薄膜的研究光伏中心，曹章軼光伏中心，曹章軼兩種溶液體系下沉積薄膜的兩種溶液體系下沉積薄膜的AFMAFM圖圖(a) (a) 醋酸鎘體系、醋酸鎘體系、(b) (b) 硫酸鎘體系硫酸鎘體系顆粒大小約為顆粒大小約為60nm。 采用醋酸鎘溶液體系時(shí)，薄膜的均方根粗糙度為采用醋酸鎘溶液體系時(shí)，薄膜

5、的均方根粗糙度為5.063nm。 采用硫酸鎘溶液體系時(shí)，薄膜的均方根粗糙度為采用硫酸鎘溶液體系時(shí)，薄膜的均方根粗糙度為6.820nm，薄膜表面出現(xiàn)了薄膜表面出現(xiàn)了170nm大小的顆粒大小的顆粒。三、在兩種溶液體系中制備三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究薄膜的研究光伏中心，曹章軼光伏中心，曹章軼薄膜為薄膜為n型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。一般認(rèn)為若一般認(rèn)為若S/Cd原子比在原子比在0.850.95之間，之間， 則則CdS薄膜的電阻率在薄膜的電阻率在104cm105cm， 方塊電阻大約為方塊電阻大約為109/ 1010/ 。醋酸鎘體系醋酸鎘體系硫酸鎘體系硫酸鎘體系S/Cd原子比原子比0.94630.9

6、451三、在兩種溶液體系中制備三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究薄膜的研究光伏中心，曹章軼光伏中心，曹章軼兩種溶液體系下沉積薄膜的兩種溶液體系下沉積薄膜的XRDXRD圖譜圖譜(a) (a) 醋酸鎘體系、醋酸鎘體系、(b) (b) 硫酸鎘體系硫酸鎘體系在在2為為26.78 位位置出現(xiàn)一個(gè)衍射峰。置出現(xiàn)一個(gè)衍射峰。難以判斷難以判斷CdS薄膜具體為哪薄膜具體為哪一種晶體結(jié)構(gòu)，可能沿六方晶一種晶體結(jié)構(gòu)，可能沿六方晶(002)方向擇優(yōu)生長，也可能沿方向擇優(yōu)生長，也可能沿立方晶立方晶(111)方向擇優(yōu)生長。方向擇優(yōu)生長。 醋酸鎘溶液體系下沉積的醋酸鎘溶液體系下沉積的CdS薄膜的衍射峰峰值更強(qiáng)、薄膜的

7、衍射峰峰值更強(qiáng)、峰寬更窄，擇優(yōu)生長更明顯。峰寬更窄，擇優(yōu)生長更明顯。 三、在兩種溶液體系中制備三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究薄膜的研究光伏中心，曹章軼光伏中心，曹章軼兩種溶液體系下沉積薄膜的光透過兩種溶液體系下沉積薄膜的光透過率與光波長之間的關(guān)系率與光波長之間的關(guān)系(a) (a) 醋酸鎘體系、醋酸鎘體系、(b) (b) 硫酸鎘體系硫酸鎘體系兩種溶液體系下沉積薄膜的兩種溶液體系下沉積薄膜的(h)(h)2 2-h-h的關(guān)系圖的關(guān)系圖(a) (a) 醋酸鎘體系、醋酸鎘體系、(b) (b) 硫酸鎘體系硫酸鎘體系 在波長大于在波長大于550nm時(shí)有較高的透過率；在波長小于時(shí)有較高的透過率；在波

8、長小于550nm時(shí)，透過率急劇下降。時(shí)，透過率急劇下降。在長波區(qū)域，醋酸鎘溶液體系下沉積的在長波區(qū)域，醋酸鎘溶液體系下沉積的CdS薄膜的透過率略高。薄膜的透過率略高。 CdS薄膜的禁帶寬度值：薄膜的禁帶寬度值：2.24eV（醋酸鎘體系）和（醋酸鎘體系）和2.35eV（硫酸鎘體系）。（硫酸鎘體系）。三、在兩種溶液體系中制備三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究薄膜的研究光伏中心，曹章軼光伏中心，曹章軼四、在柔性襯底四、在柔性襯底CIGS太陽電池中的應(yīng)用太陽電池中的應(yīng)用CIGSCIGS電池的電池的I-VI-V曲線，緩沖層曲線，緩沖層CdSCdS薄膜分別為薄膜分別為(a) (a) 醋酸鎘體系和醋酸

9、鎘體系和(b) (b) 硫酸鎘體系硫酸鎘體系中沉積（中沉積（0.64cm2，AM0，25 ）CdS薄膜薄膜Effi.Voc (mV)Jsc (mA/cm2)FF醋酸鎘溶液體系醋酸鎘溶液體系6.42509350.49硫酸鎘溶液體系硫酸鎘溶液體系6.3550633.60.51光伏中心，曹章軼光伏中心，曹章軼五、結(jié)論五、結(jié)論在醋酸鎘溶液體系和硫酸鎘溶液體系中在醋酸鎘溶液體系和硫酸鎘溶液體系中CBD法沉積法沉積CdS薄膜。薄膜的薄膜。薄膜的厚度為厚度為60nm，無微孔排列致密，光透過率高，無微孔排列致密，光透過率高，S/Cd原子比約為原子比約為0.94。相對(duì)而言，醋酸鎘溶液體系沉積的相對(duì)而言，醋酸鎘溶液體系沉積的CdS薄膜的擇優(yōu)生長更明顯，薄膜薄膜的擇優(yōu)生長更明顯，薄膜表面的白色沉淀顆粒較少，禁帶寬度較小。表面的白色沉淀顆粒較少，禁帶寬度較小。采用兩種溶