溅射金属预制层后硒化热处理是CIGS 薄膜太阳电池产业化两大技术路线之一.固硒由于使用条件不高并且成本低廉、无毒,已经成为很有前景的硒化热处理硒源.由于硒蒸汽的原子通常是以原子团的链式结构形式存在,在与预制层中的金属原子进行化学反应时的活性极差,即使再高的硒气压其大部分的 Se 原子基本不参与反应,不仅硒原料浪费严重,反而薄膜内因缺少硒,使薄膜中的Ⅲ族元素流失严重,不仅硒化后的薄膜均匀性变差,而且影响 CIGS 薄膜结晶质量.因此固态硒源的活化是目前研究的热点.本文采用硒蒸汽热裂解技术实现了固态硒源的活化,将金属预制层经过两个温度台阶硒化热处理生成 CIGS 薄膜.设定第一温度台阶为 250℃,进行两种 Se 活性浓度对预制层的处理,然后再相同条件下升温至最高温度 550℃(第二温度台阶)进行硒化,生成了不同结构的 CIGS 薄膜.发现增加活化硒的量可以促使 Cu-Se 和 In-Se 二元体系在更低的温度下反应,使得薄膜在第一台阶硒化产生了富 Cu 的“多边形大颗粒”.EDS 微区数据分析表明“多边形大颗粒”很可能是以富 Cu 硒化物 Cu2Se 及 Cu 晶粒为主,伴有一些高 Se 含量的化合物,如CuSe2、In2Se3、CuInSe2 微小晶粒,还含有少量的 Cu3Ga 或者是微量的非晶态单质 Ga 构成的聚合体.除此之外,还有更多的结构疏松的富Ⅲ族硒化物小颗粒,在高温硒化中为充足的活性 Se2 进入薄膜内部提供了通道.