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电沉积CIGS太阳能电池吸收层的研究现状、问题及发展趋势

李庆阳 , 安茂忠 , 杨培霞 , 张锦秋

电镀与涂饰

介绍了包括多步法、顺序沉积法以及一步法在内的几种用于制备太阳能电池的CuIn1-xGaxSe2 (CIGS)吸收薄膜的电化学沉积技术,特别是基于水溶液体系、有机溶液体系下电化学沉积的研究进展,较为详尽地介绍了离子液体体系下电沉积CIGS前驱体膜的研究现状,并对其发展趋势进行了展望.

关键词: 铜铟硒 , 铜铟镓硒 , 电沉积 , 水溶液 , 有机溶剂 , 离子液体 , 太阳能电池 , 吸收薄膜

硒化温度对铜铟镓硒太阳能电池吸收层性能的影响

李春雷 , 庄大明 , 张弓 , 栾和新 , 刘江 , 宋军

材料研究学报

用预制膜硒化法制备铜铟硒系太阳能电池的吸收层CIGSe薄膜,用X射线荧光分析(XRF)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和拉曼谱分析(Raman)以及基于霍尔效应分别测定或观测CIGSe薄膜的成分、表面形貌、结构以及电阻率和少数载流子迁移率,研究了在近玻璃软化点520-560℃区间硒化温度对薄膜成分、表面形貌、结构和电学性能的影响.结果表明:当硒化温度在520-560℃时,CIGSe薄膜的成分和表面形貌保持不变,但是随着硒化温度的升高CIGSe薄膜中有序缺陷相(ODC)和Cu-Se短路相增加,提高了薄膜内的缺陷浓度,使薄膜的少数载流子迁移率降低、电阻率增大.

关键词: 无机非金属材料 , 太阳能电池 , 铜铟镓硒 , 预制膜硒化 , 硒化温度 , ODC相 , Cu-Se相

薄膜光伏材料铜铟镓硒的研究进展

房文健 , 刘永生 , 杨晶晶 , 方津 , 彭麟 , 杨正龙

材料科学与工程学报

综述了CuIn1-xGaxSe2 (CIGS)的晶体结构、光学性质和电学性质,介绍了其禁带宽度、导电类型、吸收系数、晶界面复合速率和少子寿命等重要参数.重点介绍了利用磁控溅射系统制备CIGS薄膜的两种制备工艺:磁控溅射金属预制层硒化法和单步溅射法;综述了非真空制备工艺中常用的电化学沉积法.分析了CIGS现存问题:制备工艺复杂、成本高,稀有金属In、Ga的短缺;并提出了相应的解决措施及发展趋势.

关键词: 铜铟镓硒 , 结构性质 , 磁控溅射 , 电化学沉积法

CuInSe2和Cu(In, Ga)Se2薄膜的制备进展

陈志钢 , 马冠香 , 唐明华 , 胡俊青

材料导报

综述了CuInSe2 (CIS)和Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)薄膜的最新制备和研究进展,重点论述了几种制备方法如热蒸发、喷涂热解、电化学沉积、溶解-旋涂、高温液相合成等对相应薄膜的形貌、结构、成分以及所组成太阳能电池光电性能的影响,探讨了这类薄膜太阳能电池存在的问题,展望了今后的研究方向.

关键词: 铜铟硒 , 铜铟镓硒 , 薄膜 , 制备方法

微波溶剂热法合成CuIn1-xGaxSe2粉体的研究

邹正光 , 谢春艳 , 龙飞 , 高洁 , 吴一

稀有金属材料与工程

以乙二胺为溶剂采用微波溶剂热法合成铜铟镓硒(CIGS)粉体,研究了反应温度、表面活性剂对合成产物物相及形貌的影响.采用X射线衍射仪、扫描电镜及X射线能谱仪对产物的物相、形貌及组成进行表征.结果表明:在反应温度为230℃(反应时间为2 h)条件下可以获得物相单一,颗粒尺寸较小的CIGS粉体.在基准溶液中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)后对合成产物形貌有明显改善作用,粉体分散性较好,呈圆球状且粒径较小,为100~200 nm.

关键词: 溶剂热 , 铜铟镓硒 , 粉体 , 表面活性剂

退火温度对铜铟镓硒薄膜电学性能的影响

欧阳良琦 , 赵明 , 庄大明 , 孙汝军 , 郭力 , 李晓龙 , 曹明杰

材料研究学报

使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn1-x GaxSe2,CIGS)四元陶瓷靶材制备沉积态预制膜,在240-550℃对预制膜进行退火处理,着重研究了退火温度对薄膜电学性能(载流子浓度及迁移率)的影响.结果表明:退火温度低于270℃时薄膜中存在CuSe低电阻相,CIGS薄膜的载流子浓度在1017-1019cm-3,迁移率在0.1 cm2·V-1·s-1左右,不适于作为太阳电池的吸收层;当退火温度高于410℃时薄膜中不存在CuSe相,薄膜具有10 cm2·V-1s-1左右的较高迁移率,载流子浓度在1014-1017cm-3;退火温度高于410℃时,随着退火温度的升高薄膜晶粒长大,结晶性增强,此时薄膜内部缺陷减少,载流子浓度升高;对于用作太阳电池吸收层的CIGS,从载流子浓度及迁移率的角度评判,合适的退火温度区间为450-550℃.

关键词: 无机非金属材料 , 太阳电池 , 铜铟镓硒 , 溅射 , 电学性能

Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3混合球磨过程中的Cu(In,Ga)Se2形成机制研究

李晓龙 , 赵明 , 庄大明 , 巩前明 , 曹明杰 , 欧阳良琦 , 郭力 , 孙汝军 , 高泽栋

材料研究学报 doi:10.11901/1005.3093.2015.090

对球磨时间不同的Cu2Se、In2Se,和Ga2Se3混合粉末进行热压烧结制备CIGS靶材,发现在球磨时间较短时靶材出现分层,随着球磨时间延长分层缺陷消失.由此考察了粉末在球磨过程中发生的物理化学变化及其对分层的影响.结果表明:Cu2Se、Jn2Se3和Ga2Se3三种硒化物粉末在球磨过程中发生机械合金化反应形成黄铜矿相Cu(In,Ga)Se2(CIGS).随着球磨时间的延长,黄铜矿相结构CuInSe2(CIS)首先在Cu-Se二元化合物表面产生,并随着Ga原子的扩散逐步形成CIGS四元相.当球磨时间达到48 h时,粉末由黄铜矿相CIGS和少量Ga2Se3组成.由于Cu2-xSe与CIGS晶体结构相近,因此通过外延反应的方式有效促进了CIGS的合成.球磨过程中Cu-Se二元相的消失和CIGS相的形成有助于抑制烧结过程中分层缺陷的产生.

关键词: 无机非金属材料 , 铜铟镓硒 , 机械合金化 , 热压烧结 , 靶材

电沉积铜铟镓硒太阳能电池的研究进展

白利锋 , 闫志巾

材料导报

铜铟镓硒薄膜太阳能电池有着巨大的应用前景.介绍了铜铟镓硒太阳能电池的结构和特点,重点介绍了电沉积技术在铜铟镓硒太阳电池中的应用.目前单纯一步电沉积还不能有效控制CIGS薄膜化学计量比,需要化学刻蚀或者和物理气相沉积来调整原子比例,对于工业化生产柔性衬底上辊到辊顺序电沉积是重要的发展方向.

关键词: 薄膜太阳能电池 , 铜铟镓硒 , 电沉积

铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究进展及发展前景

马光耀 , 康志君 , 谢元锋

金属功能材料

介绍了薄膜太阳能电池结构、性能特点以及目前在研究和生产过程中铜铟镓硒电池的制备方法;阐述了国内外在铜铟镓硒薄膜太阳能电池方面研究开发现状.最后探讨了铜铟镓硒太阳能电池存在的问题及今后研究方向.

关键词: 铜铟镓硒 , 太阳能电池 , 薄膜

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