铜铟镓硒薄膜太阳能电池(Culn1.xGaxSe2solarcells,简称CIGS)是一种清洁的新型薄膜太阳能电池,其性能稳定,抗辐射能力强,成本低,转化效率高,光谱响应范围宽等优点,近年来成为光伏领域研究的热点。CIGS是一种黄铜矿结构的直接带隙半导体,具有高达1O5cm-1的吸收系数,禁带宽度可调等优点,薄膜厚度达到2μm卿即可满足太阳能电池对可见光的吸收。CIGS薄膜作为电池的吸收层直接影响着电池对太阳光的吸收效率和转化效率。因此,提高吸收层的性能,引起了广大学者的关注。目前,制作的小面积单体组件的最高转换效率达到20.3%,由德国太阳能和氢能研究中心创造的。大面积集成组件的最高转换效率也超过了 13%。本实验分别采用双极脉冲磁控溅射法和一步蒸发法在衬底(钠钙硅玻璃)上制备CIGS薄膜。一步磁控溅射法制备薄膜采用CIGS四元合金靶材,分析了不同衬底、靶距、溅射时间、衬底温度、退火与否等工艺条件对薄膜的影响;蒸发法直接蒸发CIGS四元合金粉末制备CIGS薄膜,讨论了衬底、衬底温度、蒸发功率等工艺条件对薄膜的影响。对不同工艺条件下制备的薄膜的元素组成、物相结构、表面形貌、电阻率、吸收系数、禁带宽度进行表征,以确定最佳的工艺参数。实验结果表明:磁控溅射法制备的CIGS薄膜都有(112)峰择优生长,溅射时间影响薄膜的厚度,衬底温度直接影响薄膜的结晶度。靶距设定为65mm,衬底温度选择为300℃,溅射时间120min时,制备出的CIGS薄膜的结晶程度最高,电阻最小,对可见光的吸收系数超过0.8 ×1O5cm-1,禁带宽度最大。蒸发法制备的CIGS薄膜,衬底温度选择为40O℃,蒸距固定为70mm,蒸发功率设定为335W时,薄膜的晶化程度最好,对可见光的吸收系数达到O.85×105cm-1,禁带宽度最大,电学性能最优。同时,退火处理可以大大改善薄膜的结晶程度,降低薄膜的电阻率。退火温度一般选择400℃为宜。