柔性基底薄膜太阳能电池研究与试制

来源 :兰州大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:ziqun666
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太阳能电池是可再生能源领域中最具发展前景的资源之一,但高昂的制备成本及复杂的制备技术成为制约其在各领域大规模、广泛应用的瓶颈。因而,在研究提高太阳能电池的光电转换效率和运行稳定性的同时,还应致力于开发更经济的制备技术与工艺。柔性基底的薄膜太阳能电池由于其高的转换效率、低成本潜能和多样的应用性而备受关注。本论文的重点在于探索新的技术制备柔性基底CIS薄膜太阳能电池,并对制备得到的太阳能电池进行了初步的电性能测试。基于聚酰亚胺薄膜或铝箔等柔性基底上的CIS薄膜太阳电池的发展遇到的最大的挑战在于开发一种适于基底承受温度、镀层热物理特性、大面积均匀性控制、高效的低温沉积工艺,以满足对结构、光电特性和低成本的要求。论文重点探讨了大面积柔性基底薄膜太阳电池制备过程中的相关核心技术。为实现大面积均匀性控制,提出了连续卷绕溅射镀膜过程气体分布模型,控制方法,试验验证了控制方法的科学性;为实现高效制备、节省厚度(材料),提出了一种新的可实现织构化的方法,探讨了溅射功率、沉积温度等因素对织构化的影响,通过试验获得了实现织构化的参数范围;为实现柔性基底上低温沉积高质量的化合物并提高制备效率,提出了离子束辅助反应溅射沉积技术,探讨了该技术的物理机制、反应模型,并通过Roll-to-Roll制备柔性基底太阳电池必需的阻挡层A1203薄膜验证了其可行性,可用于CIGS薄膜的低温硒化。论文最后采用所研究的Roll-to-Roll溅射沉积技术在Al箔上开展了CIS太阳电池的试制。整个过程为真空镀膜过程,用低能溅射ZnO技术替代了CdS层的水浴法。在CIS的沉积中应用了简化的离子束辅助反应溅射沉积技术。完成的CIS光伏薄膜具有明显的光电特性。也尝试制备了非晶硅薄膜试样,研究了制备工艺对非晶硅结构、成份、光电特性的影响。
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