基于CIG预制膜CIGSe基电池界面及性能研究

【作者】 王晨； 庄大明； 赵明； 李羽娴； 仝浩； 王汉鹏； 董梁正； 陶圣叶；

【机构】 清华大学；

【摘要】 溅射CIG合金预制膜后退火工艺是制备CIGSe基薄膜的方法之一。但基于该方法制备的吸收层多表现出大的表面粗糙度,从而劣化的CIGSe/CdS界面性能[1]。为解决溅射合金预制膜后退火法中吸收层粗糙带来的p-n结界面复合问题,本工作通过溅射工艺、退火工艺、后处理工艺等三个方面对其进行了系统研究[2-4],主要内容及成果如下:研究发现溅射功率和沉积占空比对预制膜的成分分布和表面形貌有直接影响,通过在一定范围内尽可能降低溅射功率和沉积占空比,实现预制膜成分的均布和形貌的相对平整,且经退火后得到的吸收层在这两方面也表现出相同的变化趋势。研究发现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。预热保温降低了吸收层的表面粗糙度,降低了Cu2-x Se相的含量,并最终提高CIGSe/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%,此时的界面复合程度也达到最低。研究发现使用Br2溶液能够通过与CIGSe发生反应而产生刻蚀效果,随着溶液浓度和反应时间延长,薄膜表面粗糙度逐渐下降,在一定范围内,电池性能也逐步提高。更多还原