CIGS薄膜和CdS薄膜的制备和光学带隙

摘要

采用脉冲激光沉积(PLD)法在玻璃衬底上，通过调节真空室气压和热处理温度制备铜铟镓硒(CIGS)薄膜吸收层和硫化镉(CdS)薄膜缓冲层。采用X射线衍射仪(XRD)表征了薄膜的晶体结构，采用紫外-可见分光光度计分析了薄膜的光吸收特性。通过优化CIGS薄膜和CdS薄膜的制备工艺，找到了较佳的CIGS薄膜吸收层和CdS薄膜缓冲层制备工艺条件。
　　 实验发现，利用PLD制备CIGS薄膜并经过热处理可获得结晶较好的CIGS薄膜吸收层，并且在可见光区具有良好的光吸收特性，随着热处理温度的升高，平均晶粒尺寸逐渐增大；随着沉积气压的升高，CIGS薄膜的(112)衍射峰相对强度增大，尤其当沉积气压为1Pa时，(112)衍射峰的相对强度最大，沿<112>方向择优取向最强；随着沉积气压的升高，薄膜的透射略有增强，但吸收限变化不大，禁带宽度约为1.12-1.19eV。
　　 利用PLD制备CdS薄膜缓冲层，经过热处理(350℃、20min、Ar气氛)可获得六方相的CdS多晶结构，CdS薄膜沿<002>方向择优生长，并且在可见光区甚至在近红外波段，其透过率都比较高(70％-98%)，尤其当沉积气压为10Pa时，其最高透过率在550-900nm波段可达到92%以上；随沉积气压的增大，平均晶粒尺寸逐渐增大，光学带隙也逐渐增大。