论文部分内容阅读
CuInS2是一种ⅠB-ⅢA-ⅥA族化合物直隙半导体材料,它的结构、性质和制备方法都与目前人们广泛研究的具有黄铜矿相结构的CuInSe2吸收材料十分相似,二者均具有光吸收系数高(达105 cm-1)、抗辐射性能好、转换效率高和使用寿命长等特点。而由于CuInS2半导体吸收材料具有本征缺陷自掺杂特性,不需要其它元素掺杂,使其成为了一种更具发展潜力的太阳能电池材料。 Mo薄膜作为CuInS2薄膜太阳电池的背接触,其性能的好坏会直接影响到吸收层CuInS2薄膜的质量,而CuInS2薄膜又作为CIS薄膜太阳能电池的吸收层,其性能的好坏对整个电池性能也会产生重要影响,故对Mo薄膜和CuInS2薄膜的制备和研究显得尤为重要。本文采用直流磁控溅射法制备了Mo薄膜和Cu-In合金膜,通过对Cu-In合金膜进行硫化而制得CuInS2薄膜,研究了不同制备工艺参数对Mo薄膜和CuInS2薄膜微观结构和性能的影响。主要工作和结果如下: 采用直流磁控溅射法制备了Mo薄膜,研究了溅射功率和Ar气压对Mo薄膜微观结构的影响。当溅射功率为90 W,Ar气压为0.5 Pa时,Mo薄膜沉积速率较快,而且薄膜致密平整,粗糙度较小。进一步研究了热处理时间和厚度对Mo薄膜微观结构和电学性能的影响。结果表明,随热处理时间的延长,Mo薄膜表面更加致密,晶粒尺寸增大,电阻率降低,反射率先降低后增大;随着厚度的增加,Mo薄膜粗糙度变大,晶粒尺寸也逐渐增大,电阻率逐渐减小,反射率减小。 结合磁控溅射法和硫化法制备了CuInS2薄膜,研究了硫蒸气浓度对CuInS2薄膜微观结构的影响。结果表明,实验中均获得了黄铜矿相结构的CuInS2薄膜,当硫蒸气浓度约为8 mg/cm3时,CuInS2薄膜致密、无杂相。进一步研究了热处理时间和厚度对CuInS2薄膜微观结构和光学性能的影响。研究结果表明,随着热处理时间的增加,CuInS2薄膜表面变得更加致密平整,光吸收能力增强,禁带宽度逐渐减小。在550℃条件下,热处理60 min得到的CuInS2薄膜质量最好。随着厚度的增加,CuInS2薄膜的表面由于硫化反应不充分而导致薄膜粗糙、凹凸不平,出现有害杂相,但是薄膜对光的吸收能力增强,禁带宽度也逐渐增大。