论文部分内容阅读
本文主要对铜铟镓硒（Cu(In,Ga)Se2，以下简称CIGS）薄膜太阳电池缓冲层硫化镉（CdS）由实验室制备向连续化制备方法进行深入研究。主要研究内容包括：实验室小面积制备CdS薄膜及其性能测试，实验室大面积制备CdS薄膜工艺探究，连续化制备CdS薄膜设备设计，实现卷对卷（Roll-to-Roll）连续化制备CdS薄膜且性能满足CIGS薄膜太阳电池设计要求。 在实验室小面积（6cm×2cm）CdS薄膜制备研究方面，本文在醋酸盐体系下通过化学水浴法（Chemical Bath Deposition,CBD）以聚酰亚胺（Polyimide,PI）为衬底制备出均匀致密的 CdS薄膜，着重研究制备过程中氨水浓度和水浴温度对CdS薄膜结晶质量及材料性能的影响。研究结果表明，实验室小面积制备CdS薄膜较佳的工艺条件为：1×10-3mol/L的(CH3COO)2Cd，1.3×10-3mol/L的NH3·H2O，0.01mol/L的SC(NH2)2，3×10-3mol/L的CH3COONH4，75℃水浴温度，沉积时间为30分钟。将以此条件反应所制得的CdS薄膜应用于以PI为衬底的CIGS薄膜太阳电池，其光电转换效率达到11.06％。 在实验室大面积（30cm×30cm）CdS薄膜制备研究方面，本文通过小面积制备CdS薄膜的工艺条件，结合大面积CdS薄膜制备过程中所遇到的问题，对工艺条件进行调整，调整后氨水浓度和水浴温度条件为：以5×10-3mol/L的(CH3COO)2Cd、0.05mol/L的SC(NH2)2、1.5×10-2mol/L的CH3COONH4、6.5×10-3mol/L的NH3·H2O，75℃水浴温度，沉积时间为10分钟。将以此条件反应所制得的CdS薄膜应用于以PI为衬底的CIGS薄膜太阳电池，其光电转换效率达到9.12%。 在连续化制备CdS薄膜的设备设计方面，结合实验室大面积制备工艺与经验，深入研究由静止溶液向动态溶液沉积方面的机理，由此引申到设备的设计和制造。在对若干设备的设计样稿进行分析并与前期实验研究结果相结合后，最终决定采用溢流方式设计连续化制备CdS薄膜的设备，并完成设备制造。 采用溢流方式的CdS制备设备，对设备工艺进行不断改进优化，最终成功实现连续化制备CdS薄膜，工艺条件为：3×10-3mol/L的(CH3COO)2Cd，1.5mol/L的NH3·H2O，0.45mol/L的SC(NH2)2，水浴温度为60℃，沉积时间为10分钟。