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预热温度对CuInGaSe2/CdS界面和器件性能的影响
【作者】 王晨； 庄大明； 赵明； 吕循岩； 任国铵； 李羽娴；
【机构】 清华大学材料学院；
【摘要】 通过硒化溅射CuInGa合金靶得到的CIG合金预制膜是一种制备结晶性良好的CuInGaSe2吸收层的方法。这种方法能够保证薄膜大面积的均匀性、生产高效率和低成本,但是得到的吸收层比较粗糙。硒化过程中硒的化合会导致薄膜体积的剧烈变化,从而带来较大的表面粗糙度和劣化的CuInGaSe2/CdS界面性能[1]。硒化反应与温度密切相关,为了避免体积的快速变化,本工作系统地研究了预热温度对界面的微观形貌、相组成、电性能和器件性能的影响。预热保温可降低了吸收层的表面粗糙度,降低了Cu2-xSe相的含量,并最终提高CuInGaSe2/CdS界面质量和器件的性能。通过预热温度的调控,吸收层的粗糙度降低了30～40%,且在300℃时达到最低,预热温度过高或者过低都会使粗糙度增大。吸收层粗糙度过大会影响到缓冲层沉积的完整性与均匀性,最终增大界面复合。高电导的Cu2-xSe相作为早期的中间产物,在后续形成CuInGaSe2的反应过程中会逐渐被消耗[2]。但是,在没有预热平台或者预热温度较低的样品中,由于反应不充分,吸收层薄膜中会残留的Cu2-xSe相。残留的Cu2-xSe会降低载流子迁移率,增大载流子的复合。综合考虑吸收层的粗糙度和相组成,通过引入预热过程并优化预热温度,在300℃下预热处理下,基本消除了界面复合的影响,并取得了14.35%的器件效率。
【关键词】 铜铟镓硒；
溅射；
CuInGa靶材；
硒化退火；
CuInGaSe2/CdS界面；
- 【会议录名称】 第七届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会论文集
- 【会议名称】第七届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会
- 【会议时间】2020-05-28
- 【会议地点】中国北京
- 【分类号】TM914.4;TB383.2
- 【主办单位】中国可再生能源学会光化学专业委员会（Photochemistry Committee of Chinese Renewable Energy Society）