单源真空共蒸发制备CuInS2光伏薄膜

摘要

单源真空共蒸发制备CuInS2薄膜,氮气保护对薄膜进行适当的热处理。研究不同Cu、In、S元素配比和热处理条件对薄膜性能的影响。采用X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜、光电子能谱仪、手动轮廓仪、双光束紫外-可见分光光度计、四探针测试仪等对薄膜的晶相结构、表面形貌及粗糙度、化学成分、膜厚、光、电性能等进行测试表征。
　　 实验给出蒸发用的Cu、In、S混合粉末中S原子比X的选择极为重要(实验选0.2≤x≤2),本研究中最好的混合粉末原子配比为1:0.1:1.2,可制出黄铜矿结构的CuInS2多晶薄膜。热处理前,CuInS2薄膜结晶状况较差含有Cu1.7In0.05S的混合相,经400℃热处理20min后,薄膜的微结构明显得到改善。薄膜沿[112]晶向择优生长,平均晶粒尺寸38.06nm,厚度454.8nm,表面平整致密,表面算术平均粗糙度13nm。CuInS2薄膜表面与体内元素的Cu、In、S化学计量比分别为1:2.4:1和1:0.9:1.5,偏离标准化学计量比约3.2％和0.8％。CuInS2薄膜的光吸收系数105 cm-1,直接光学带隙1.42eV,导电类型P型,电阻率4.8×10-2Ω·cm。
　　 当热处理温度升到440℃,处理10min,CuInS2薄膜的晶相结构不变,表面及体内元素的化学计量比增大,比标准偏离约8.8％、3.3％,分别为1:6.2:0.6和1:2.3:0.8。因晶格中间隙In的出现使薄膜的导电类型变成N型。薄膜的光吸收系数降至104cm-1,光学带隙变窄为1.39eV、电阻率1.3×10-2Ω·cm。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

§1.1 研究背景及现状

§1.2 CuInS2的基本性质

§1.3 CuInS2薄膜的制备方法

§1.4本研究的意义与内容

第二章 实验

§2.1实验、测试设备及化学药品

§2.2薄膜的制备

第三章 结果与讨论

§3.1 薄膜的物相结构表征.

§3.2薄膜的化学组成分析

§3.3薄膜的表面形貌

§3.4薄膜的光学特性

§3.5薄膜的电学特性

第四章 结论

参考文献

致谢

硕士期间发表学术论文及参加的科研课题