硒化方式对CuInSe_2薄膜结构、成分和形貌的影响-论文.pdf

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1、真空科学与技术学报第32卷第2期CHINESEJ0URNALOFVACUUMSCIENCEANDIECHN0IJ0GY2012年2月硒化方式对CuInSe2薄膜结构、成分和形貌的影响赵湘辉魏爱香招瑜刘俊(广东工业大学材料与能源学院广州510006)ImpactofSdenizationonMicrostructuresandPropertiesofCulnSe2FilmsZhaoXianghui，WeiAixiang，ZhaoYu，LiuJun(FacultyofMaterialsandEnergy，Guan

2、gdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China)AbstractTheCuInSe2(CIS)filmsweregrownbyselenizingtheCuInprecursorlayers，pre—depositedbyDCmag—netronsputteringontheglasssubstratecoatedtIlsputteredMofilms．Theimpactsofdiferentselenizationmodes．tIlSefilmsorSev

3、apor．onthemicmstmcturesandpropertiesoftheCISfilmswerestudied．TheCISfilmswerecharacterizedwithX—raydifraction，energydispersivespectroscopy，andscanningelectronmicmscopy．Theresultsshowthatthesel—enizationtechniqueslittleafectthephase，contentsandsurfacemorpholo

4、giesofthe(112)preferentiallyoriented，chal—copyrite—phasedCISfilms．However，theSevaporwasfoundtoberesponsibleforthenon-uniformgraindistributionoftheCISfilms．Possiblemechanismswerealsotentativelydiscussed．KeywordsSolarcell，CulnSe2，Magnetronsputtering，Selenizat

5、ionmethods摘要采用直流磁控溅射技术，首先在玻璃衬底上制备Mo薄膜，然后制备CuIn预制层。以固态硒粉为硒源，采用硒薄膜法和硒蒸气法两种硒化工艺，经过三步升温硒化方式对CuIn预制膜进行硒化制备CulnSe2薄膜。通过x射线衍射、能量散射谱和扫描电镜测试分析手段，分析CuIn预制膜和每一步硒化热处理后薄膜结构和形貌的变化。结果表明：两种方法硒化后均形成具有单一黄铜矿相结构的CuInSe2薄膜，薄膜具有(112)面择优取向，硒蒸气法形成的晶粒较大，但均匀性差。关键词太阳能电池CuInSez薄膜磁控溅射硒

6、化工艺中图分类号：TM615文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1672—7126．2012．02．11进入21世纪，随着人类文明的进一步发展，全阳能电池材料的研究热点之一。球性的能源短缺、环境污染、气候变暖正日益严重地CIS薄膜的制备方法多种多样，如多源共蒸法、困扰着人类社会。寻求绿色替代能源，实现可持续溅射后硒化法、电沉积法、旋涂法、溅射合金靶退火发展，已成为世界各国共同面临的课题。发展绿色法等_3J。蒸发和溅射两种制备方法在日本、美国、替代能源，实现传统能源和新能源之间的替代是解德国无论

7、在实验室还是在生产线上都有采用。作为决我国乃至世界能源供需瓶颈、供需结构性矛盾以实验室里制备小面积的cIS薄膜太阳电池时，共蒸及减轻环境压力的有效途径。发法沉积的CIS薄膜质量较好，电池效率较高，但蒸CuInSe2(简称CIS)或CuInGa1一Se2(简称CIGS)发法无法精确控制元素比例、重复性差、材料利用率薄膜太阳能电池因其既具有高的光电转换效率，又不高、很难实现大面积均匀稳定成膜，因而限制其在具有比较低的制作成本，性能稳定，不会发生光诱导大规模工业化生产中的应用。而溅射后硒化法工艺衰变_1-2J，价格

8、也低于传统的晶体硅电池，CIGS薄相对简单，可以在大面积玻璃上溅射金属合金层，可膜电池的光电转换效率从上世纪80年代初的8％以精确控制各组分元素的比例，后硒化材料可以采提高到15％左右，由美国能源部国家光伏中心用固态的硒源，制备的薄膜性能优良，克服了传统的(NCPV)研制的产品最高达19．9％，因而成为各国太制备工艺中使用剧毒的H2Se气体作为硒源，可以降收稿日期：2011-03—11基金项目：广东