CIGS薄膜太阳能电池窗口层以及透明导电层的制备与研究

摘要

CIGS薄膜太阳能电池具有独特的优异性，现在其已然成为各国科研工作者的研究对象。由于CIGS薄膜太阳能电池透明导电层以及窗口层对电池性能有较大影响作用，最近几年科研工作者也是对其做了大量的研究。
　　本文利用磁控溅射的方法制备了ZnO窗口层、ZnO掺Al(AZO)透明导电层和ZnO及AZO叠层，研究了溅射功率、溅射气压等工艺参数对薄膜光电学特性的影响规律，旨在制备出符合CIGS薄膜太阳能电池要求的透明导电层以及窗口层。分别采用XRD、SEM、EDAX、紫外-可见-近红外分光光度计，四探针测试仪，等分析了薄膜的物相结构、表面形貌、截面形貌、化学元素成分、厚度、光的透过率、电阻率等性能。
　　结果表明:氧化锌及氧化锌掺铝薄膜都沿(002)晶面择优生长，其光的透过率在400 nm至1400nm之间达到了85％以上，氧化锌薄膜由于掺杂铝其电阻率显著下降达到了10-1量级。ZnO及AZO的表面及截面形貌都生长良好，并从其截面看出氧化锌的薄膜厚度在200nm左右，氧化锌掺铝薄膜的厚度在600 nm左右。研究叠层薄膜发现:ZnO工作气压1.6Pa，溅射功率80 W，溅射时间5分钟，AZO薄膜工作气压1.8Pa，溅射功率105W,溅射时间20min，叠层薄膜的光学及电学性能以及厚度最接近电池对其的要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 CIGS薄膜太阳能电池概述

1．1．1 引言

1．1．2 CIGS薄膜太阳能电池的结构及优点

1．1．3 CIGS薄膜太阳能电池的发展概况

1．2 CIGS薄膜太阳能电池窗口层

1．2．1 ZnO薄膜的材料性质与结构

1．2．2 ZnO薄膜的制备方法及应用

1．3 CIGS薄膜太阳能电池透明导电层

1．4 论文研究内容及目的

第二章 实验材料与方法

2．1 实验材料及仪器

2．1．1 实验药品及靶材

2．1．2 实验器材

2．1．3 测试仪器

2．2 薄膜制备方法

2．2．1 衬底(载玻片)的清洗

2．2．2 磁控溅射仪的操作步骤以及注意事项

2．2．3 样品制备

2．3 薄膜性能测试方法

2．3．1 X射线衍射

2．3．2 SEM

2．3．3 四探针测试仪

2．3．4 紫外-可见分光度计

2．3．5 台阶仪

第三章 ZnO窗口层的性能研究

3．1 ZnO薄膜的相结构分析

3．2 ZnO薄膜的形貌及膜厚分析

3．3 ZnO薄膜的成分分析

3．4 ZnO薄膜的光学特性分析

3．5 ZnO薄膜的电学性能测试

第四章 AZO透明导电层的性能研究

4．1 AZO薄膜的相结构分析

4．2 AZO薄膜的形貌及膜厚分析

4．3 AZO薄膜成分分析

4．4 AZO薄膜光学性能分析

4．5 AZO薄膜的电学性能分析

4．6 ZnO及AZO叠层薄膜的性能分析

结论

参考文献

致谢