柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池钼电极的制备、表征与性能研究

摘要

本文系统研究了铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池背接触钼电极在柔性基底上的制备。主要探究了Mo薄膜电极在柔性PI（聚酰亚胺）基底上直流磁控溅射方法和柔性不锈钢基底上化学涂膜方法的制备工艺，并与两种方法在玻璃基底上制备的Mo薄膜电极进行比较研究，对制备的Mo薄膜电极使用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)、电阻率、粘附性等测试手段，系统分析了不同实验条件对薄膜制备的影响，讨论了薄膜结构和性能的内在关联，然后优化了两种方法在柔性基底上Mo薄膜电极的制备工艺。
　　 1其中，PI基底上直流磁控溅射制备的优化工艺条件为:溅射功率180W，8mTorr和2mTorr气压下溅射双层Mo薄膜，导电性和粘附性都较优;溅射功率180W，2mTorr气压下溅射制备Mo薄膜导电性最优，其电阻率约为4.2×10-5Ω·cm。不锈钢基底上化学涂膜制备的优化工艺条件为:Mo粉70wt％，玻璃粉5wt％，有机溶剂17.5wt％，添加剂7.5wt％，烧结温度900℃;导电性最优配方中Mo粉75wt％，没有玻璃粉，其他条件不变，其电阻率约为1.25×10-4Ω·cm。
　　 最后，根据研究结果与分析总结出两种工艺在柔性基底上进一步优化研究的方向;并根据实验室条件，对下一步可以进行的工作和需要解决的问题进行了展望。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 CIGS／CZTS薄膜太阳能电池及其背电极钼(Mo)薄膜

1．2．1 太阳能电池的工作原理

1．2．2 CIGS／CZTS薄膜太阳能电池研究进展及其结构

1．2．3 Mo的基本性质及Mo薄膜

1．3 Mo薄膜真空制备方法

1．3．1 等离子体增强化学气相沉积

1．3．2 光化学气相沉积

1．3．3 电子束蒸发

1．3．4 磁控溅射沉积

1．4 Mo薄膜非真空制备方法

1．4．1 电子浆料概述

1．4．2 太阳能电池用导电Mo浆料设计

1．4．3 导电Mo浆料的主要性能参数

1．5 研究目标和研究内容

1．5．1 研究目的和研究意义

1．5．2 研究内容

第二章 直流磁控溅射制备Mo薄膜

2．1 引言

2．2 基底清洗

2．3 Mo薄膜的溅射工艺流程

2．4 Mo薄膜电极测试与表征

2．4．1 Mo薄膜X射线衍射(XRD)测试分析

2．4．2 Mo薄膜扫描电子显微镜(SEM)测试分析

2．4．3 Mo薄膜厚度测试

2．4．4 Mo薄膜电学性能测试

2．4．5 Mo薄膜粘附性测试

2．5 不同基底上Mo薄膜的制备与性能分析

2．5．1 实验设计

2．5．2 实验过程

2．5．3 实验结果与测试分析

2．5．4 不同基底上Mo薄膜制备小结以及下一步实验方案

2．6 不同基底上双层Mo薄膜的制备与性能分析

2．6．1 实验过程

2．6．2 实验结果与测试分析

2．6．3 不同基底上双层Mo薄膜制备小结以及下一步实验方案

2．7 溅射功率对不同基底上Mo薄膜制备的影响

2．7．1 实验过程

2．7．2 实验结果与测试分析

2．7．3 不同溅射功率不同基底上Mo薄膜制备小结

2．8 本章小结

第三章 非真空法制备Mo薄膜

3．1 引言

3．2 导电Mo浆

3．2．1 钼粉

3．2．2 玻璃粉

3．2．3 有机溶剂

3．2．4 添加剂

3．3 Mo薄膜非真空制备工艺

3．3．1 实验原料及设备

3．3．2 Mo薄膜非真空制备工艺流程与实验设计

3．4 Mo薄膜电极表征与分析

3．4．1 Mo薄膜X射线衍射(XRD)测试分析

3．4．2 Mo薄膜扫描电镜(SEM)测试分析

3．4．3 Mo薄膜电学性能测试分析

3．4．4 Mo薄膜粘附性测试分析

3．5 Mo浆制备Mo薄膜烧结工艺探究

3．5．1 实验过程

3．5．2 Mo薄膜质量分析及实验改进

3．5．3 Mo薄膜烧结退火后XRD测试分析

3．5．4 Mo薄膜烧结退火后SEM测试分析

3．5．5 Mo薄膜烧结退火后电学性能测试分析

3．5．6 Mo薄膜烧结退火后粘附性测试分析

3．5．7 玻璃粉示差扫描量热分析与下一步实验设计

3．6 Mo薄膜在不锈钢基底上的进一步烧结工艺探究

3．6．1 实验过程

3．6．2 不锈钢基底上Mo薄膜烧结退火后XRD测试分析

3．6．3 不锈钢基底上Mo薄膜烧结退火后SEM测试分析

3．6．4 不锈钢基底上Mo薄膜烧结退火后电学性能测试分析

3．6．5 不锈钢基底上Mo薄膜烧结退火后粘附性测试分析

3．6．6 不锈钢基底上Mo薄膜后续实验设计

3．7 导电相和无机粘结相对Mo薄膜性能的影响

3．7．1 实验过程

3．7．2 不同Mo浆配方制备的Mo薄膜XRD测试分析

3．7．3 不同Mo浆配方制备的Mo薄膜SEM测试分析

3．7．4 不同Mo浆配方制备的Mo薄膜电学性能测试分析

3．7．5 不同Mo浆配方制备的Mo薄膜粘附性测试分析

3．8 本章小结

第四章 总结与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢