论文部分内容阅读
能源危机是当今世界各国共同面临的问题。在常规能源储量的日益减少，使用带来的环境污染问题日益严重的今天，薄膜太阳能电池的产业化发展研究具有非常重要的意义。采用纳米油墨涂覆工艺来制备CIGS薄膜太阳能电池，具有成本低、工艺简单、制备时间短、易进行批量、大面积产生等优势。但是一般工艺流程中纳米油墨的制备和调配较为繁琐，得到的油墨分散性不好，薄膜涂覆质量差，限制了纳米油墨涂覆技术产业化的发展应用。本文在传统CIGS纳米油墨涂覆工艺的基础上，优化了纳米油墨调配和薄膜涂覆的工艺流程，改善了油墨的分散性和薄膜的涂覆质量。同时以元素替代的方法对CIGS基薄膜太阳能电池生产成本的降低进行了研究，使其更符合产业化生产的要求。主要内容和总结如下：(1)采用不同的方式进行纳米油墨的调配，通过SEM扫描电镜观察，减少油墨清洗、离心的程度有助于改善油墨的分散性、提高油墨的涂覆质量，制备出表面更为平整均匀的薄膜。(2)采用双温管式炉进行硒化退火，对制备得到的CIGS薄膜进行SEM扫描电镜观察，发现采用涂覆-干燥循环工艺制备的前驱体薄膜经硒化退火后得到的CIGS薄膜表面形貌均较为疏松，多孔洞。采用相同的涂覆工艺时，将硒化退火时间由20分钟延长到60分钟后，硒化退火制备得到的CIGS薄膜结晶性有所改善。(3)采用不同油墨以丝网印刷方式制备CIGS薄膜。通过SEM扫描电镜观察，采用涂覆-热分解循环工艺制备的CIGS薄膜相较于采用涂覆-干燥循环工艺制备的CIGS薄膜具有更为致密的薄膜形貌。通过XRD衍射图谱分析，采用涂覆-热分解循环工艺制备的薄膜相比于涂覆-干燥循环工艺制备的薄膜，有机物分解更完全，碳、氧杂质含量少。(4)采用球磨法制备CZTSe前驱体纳米油墨，以旋涂工艺制备CZTSe薄膜。通过水浴超声测试发现，在油墨调配过程中添加适量乙基纤维素有助于改善CZTSe薄膜的成膜性，得到牢固不脱落的薄膜。通过XRD衍射图谱分析，乙基纤维素的加入在薄膜内引入了一定量的碳、氧杂质，降低了薄膜的结晶性。当硒化退火时间由10分钟延长至30分钟后，乙基纤维素的分解较完全，薄膜结晶性得到改善。