近年来,铜铟镓硒(CIGS)太阳能薄膜电池因制备过程能耗低、污染少,弱光发电性能好以及寿命长等优势在光伏领域中脱颖而出。在CIGS电池的制备过程中,准确控制膜层温度可改善薄膜成形质量,进而提高成品电池的光电转换效率。因此,CIGS电池制备过程中的温度监控极为重要。为在不干扰制备工艺的前提下监控薄膜表面温度,发展准确的非接触式测温方法是可行途径。本论文的研究目的即是发展准确的红外热像测温方法,并将其应用于CIGS薄膜在加热状态下的温度监控中,为CIGS薄膜在生长状态下温度的在线监控提供基础。为此,主要开展了以下工作。首先开展了薄膜样品的热物性研究,即测量和分析样品的比热容、导热系数和发射率。CIGS薄膜样品结构为“CIGS薄膜+Mo层+钠钙玻璃衬底”。CIGS薄膜和Mo层的总厚度远小于钠钙玻璃的厚度,可忽略CIGS薄膜和Mo层对薄膜样品比热容和导热系数的影响,即可分别用钠钙玻璃的比热容和导热系数替代薄膜样品的对应参数。薄膜在加热过程中组分会发生变化,而发射率与薄膜组分相关。因此,在测量发射率前后,我们还使用了扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)表征了薄膜样品,并结合传输矩阵法和有效介质理论分析了样品发射率变化的原因。结果表明随着温度升高,样品发射率增大,并且约在400℃后随着温度骤升,这是高温下薄膜被破坏后Mo层被氧化所致。因热像仪厂家未公开其装置的光谱响应度,不能直接将测得的薄膜样品发射率应用到红外热像测温的研究中。为此,基于红外热像测温理论,定义并标定了待测样品在热像仪响应波段内的表观发射率,进而提出了基于标定的表观发射率以迭代求解方式获取样品表面温度的方法。为验证其可靠性,分别进行了在常温条件下以铝板和黑漆试样为实验对象的测温实验,以及在中高温(200～600 ℃)条件下对黑体炉、铝箔和碳化硅的测温实验。常温实验结果表明,黑漆试样的红外热像测温结果与热电偶测试值吻合,但铝板的测温结果存在较大偏差,可能因铝板的反射辐射受环境波动影响大导致。中高温的测温实验中三种实验对象的红外热像测温结果与热电偶实测值基本一致。黑体炉的测温偏差可保持在3.7℃以内;碳化硅和铝箔属于非黑体,测温精度会受到表观发射率和背景温度的影响,两种实验对象分别在563.0和265.0℃时出现最大绝对测温偏差,分别约为9.3℃和5.7 ℃。不确定度分析结果表明表观发射率和红外热像仪的探测精度是影响测温精度的主导因素。最后将红外热像测温方法应用于加热状态CIGS薄膜测温中。为模拟CIGS薄膜的生长环境,我们研制了配备红外窗口且壁面温度可控的真空腔体,并分别在非真空水浴控温条件和真空液氮控温条件下进行了红外热像测温实验。结果表明两种实验条件下均能获得可靠的测温结果。非真空水浴控温条件下薄膜样品在高温下与空气发生氧化会引起表观发射率骤升;真空液氮控温条件下因样品不发生反应且能有效降低背景辐射的干扰,可提高测温精度。两种实验条件下的测温结果证实了应用红外热像测温技术准确探测CIGS薄膜样品温度的可行性,可为CIGS薄膜制造过程中温度的在线监控提供基础。