Ga含量对不同厚度CIGS薄膜及电池的影响

摘要

本文采用蒸发法分别制备1μm和2μm左右的Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜,通过改变Ga蒸发源的温度来获得不同的Ga含量.采用扫描电子显微镜(SEM)、霍尔效应测试仪(Hall)、量子效率(QE)的微分计算,分别比较研究了Ga含量对不同厚度Cu(In,Ga)Se2吸收层结晶质量、电学特性和最小带隙值影响的差异.实验表明Ga/(Ga+In)在0.20-0.36之间的变化,对1μm Cu(In,Ga)Se2薄膜结晶质量影响不大,而2μm的薄膜晶粒尺寸随Ga含量的增加而明显减小,其电阻率变化也与2μm薄膜相反,呈逐渐减小趋势;在相同Ga比例的情况下,1μm薄膜的最小带隙高于2μm薄膜,随Ga比例的增加而提高更快;对于不同吸收层厚度CIGS电池性能比较,吸收层Ga比例的增加使1μm厚度电池开路电压快速增加,引起电池转化效率变化明显,由此表明Ga含量对超薄电池性能的影响更为敏感.在现有的实验条件下制备的CIGS电池统计结果来看,Ga/(Ga+In)约为0.37时,1μm的超薄Cu(In,Ga)Se2吸收层,其电池转换效率为最高.